Une expérience bouscule le modèle standard de la physique des particules

Le LHC, le plus puissant accélérateur de particules au monde, du CERN, à Echevenex, en France, près de Genève, le 6 février 2020
Le LHC, le plus puissant accélérateur de particules au monde, du CERN, à Echevenex, en France, près de Genève, le 6 février 2020 - © VALENTIN FLAURAUD

Une expérience menée au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) bouscule le modèle standard de la physique des particules, qui décrit le fonctionnement de notre Univers dans l'infiniment petit, a annoncé l'organisation mardi dans un communiqué.

L'expérience LHCb étudie un type de particule appelée méson B. Elle détecte sa désintégration dans le LHC, le plus puissant accélérateur de particules au monde, qui sonde les propriétés de la matière en faisant se heurter des faisceaux de protons - les particules au cœur de l'atome - à des vitesses proches de la lumière.

Des particules encore jamais vues

Ces collisions émettent des particules exotiques, dont les mésons B. Ayant une durée de vie très courte, ils se désintègrent en trois types de particules élémentaires, dont les électrons et les muons. Le modèle standard de la physique des particules a entre autres principes que ces désintégrations de mésons B surviennent avec la même probabilité. Mais les observations de l'expérience LHCb divergent, avec un plus grand nombre de désintégrations en électrons qu'en muons, en "violation" du principe du modèle standard.


Cap sur la nouvelle physique pour le plus grand accélérateur de particules au monde


 

"La seule possibilité pour que ces désintégrations surviennent à des rythmes différents serait que des particules encore jamais vues soient impliquées dans cette désintégration et jouent contre les muons", ont écrit les scientifiques de l'expérience LHCb, sur le site de The Conversation, en commentant leur étude.

Si cette violation "devait être confirmée, cela impliquerait un nouveau processus physique, comme l'existence de nouvelles particules ou interactions fondamentales" entre les particules élémentaires, a dit le professeur Chris Parker, de l'Université de Manchester, et porte-parole de l'expérience LHCb, au CERN, sur le site de l'organisation.

Prudence de mise

Les physiciens restent prudents, même si leurs observations s'ajoutent à celles d'autres expériences pour suggérer que le modèle standard comporte une faille, a expliqué à l'AFP Renaud Le Gac, porte-parole du LHCb pour la France au CNRS.

"Pour l'instant on a des indices", a-t-il dit, en rappelant que les mesures obtenues devront être encore plus précises, et "être reproduites par quelqu'un d'autre pour être qualifiées de vraie découverte".

Avec pour objectif ultime d'"essayer de mettre en évidence des processus au-delà du modèle standard", ajoute le physicien au laboratoire In2P3 du Centre de physique des particules de Marseille, en rappelant qu'"aujourd'hui on a tendance à penser que ce modèle est incomplet".

Aussi bien pour expliquer la rotation des galaxies, avec l'existence d'une hypothétique matière noire, dans l’infiniment grand, que la violation de la symétrie des lois de la physique pour les particules de matière et d'antimatière, dans l’infiniment petit.

L'expérience LHCb, en arrêt technique depuis 2018 comme l'ensemble de l'accélérateur de particules, va repartir en 2022 avec des capacités de détection accrues. Il pourra à terme détecter cinq interactions d'un proton rencontrant un autre proton, sur les 40 millions survenant à chaque seconde, contre seulement une auparavant.

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