Le modèle standard de la physique des particules fournit actuellement notre meilleure description des particules fondamentales et de leurs interactions Les nouveaux résultats de la collaboration LHCb (Large Hadron Collider Beauty) du CERN suggèrent que les particules ne se comportent pas comme elles le devraient selon le modèle standard

La désintégration d’un méson B0 en un K0 et une paire électron-positon dans le détecteur LHCb, qui est utilisée pour un test sensible d’universalité leptonique dans le modèle standard Crédit image: CERN

Le modèle standard de physique des particules fournit des prédictions précises pour les propriétés et les interactions des particules fondamentales, qui ont été confirmées par de nombreuses expériences depuis la création du modèle dans les années 1960

Cependant, il est clair que le modèle standard est incomplet Le modèle est incapable d’expliquer les observations cosmologiques de la dominance de la matière sur l’antimatière, de la teneur apparente en matière noire de l’Univers, ou d’expliquer les modèles observés dans les forces d’interaction des particules.

Les physiciens des particules ont donc recherché une «nouvelle physique» – les nouvelles particules et interactions qui peuvent expliquer les lacunes du modèle standard

«Nous étions en fait tremblants lorsque nous avons examiné les résultats pour la première fois, nous étions tellement excités Nos cœurs battaient un peu plus vite », a déclaré le Dr Mitesh Patel, physicien à l’Imperial College de Londres et membre de la collaboration LHCb

« Il est trop tôt pour dire s’il s’agit véritablement d’un écart par rapport au modèle standard, mais les implications potentielles sont telles que ces résultats sont la chose la plus excitante que j’ai faite en 20 ans sur le terrain Ça a été un long voyage pour arriver ici »

La première désintégration concerne l’électron et la seconde le muon, une autre particule élémentaire similaire à l’électron mais environ 200 fois plus lourde

L’électron et le muon, ainsi qu’une troisième particule appelée tau, sont des types de leptons et la différence entre eux est appelée saveurs

Le modèle standard prédit que les désintégrations impliquant différentes saveurs de leptons devraient se produire avec la même probabilité, une caractéristique connue sous le nom d’universalité des saveurs de leptons qui est généralement mesurée par le rapport entre les probabilités de désintégration. Dans le modèle standard de physique des particules, le rapport doit être très proche de un

Les nouveaux résultats indiquent des indices d’un écart par rapport à un: la signification statistique du résultat est de 31 écarts types, ce qui implique une probabilité d’environ 01% que les données sont compatibles avec les prédictions du modèle standard

«Si une violation de l’universalité de la saveur leptonique devait être confirmée, cela nécessiterait un nouveau processus physique, tel que l’existence de nouvelles particules ou interactions fondamentales», a déclaré le professeur Chris Parkes, physicien à l’Université de Manchester et au CERN. et un porte-parole de la collaboration LHCb

«D’autres études sur les processus connexes sont en cours en utilisant les données LHCb existantes Nous serons ravis de voir s’ils renforcent les indices intrigants des résultats actuels »

L’écart présenté aujourd’hui est cohérent avec un schéma d’anomalies mesurées dans des processus similaires par LHCb et d’autres expériences dans le monde au cours de la dernière décennie

Les nouveaux résultats déterminent le rapport entre les probabilités de décroissance avec une plus grande précision que les mesures précédentes et utilisent pour la première fois toutes les données collectées par le détecteur LHCb jusqu’à présent

« Ces nouveaux résultats offrent des indices alléchants sur la présence d’une nouvelle particule fondamentale ou force qui interagit différemment avec ces différents types de particules », a déclaré le Dr Paula Alvarez Cartelle, physicienne au laboratoire Cavendish, basé à l’Université de Cambridge, et membre de la collaboration LHCb

« Plus nous avons de données, plus ce résultat est devenu solide Cette mesure est la plus significative d’une série de résultats LHCb de la dernière décennie qui semblent tous s’aligner – et pourraient tous pointer vers une explication commune »

« Les résultats n’ont pas changé, mais leurs incertitudes ont diminué, augmentant notre capacité à voir les différences possibles avec le modèle standard »

« La découverte d’une nouvelle force dans la nature est le Saint Graal de la physique des particules », a ajouté le Dr Konstantinos Petridis, physicien à l’Université de Bristol et membre de la collaboration LHCb

«Notre compréhension actuelle des constituants de l’Univers est remarquablement insuffisante – nous ne savons pas de quoi est fait 95% de l’Univers ou pourquoi il y a un si grand déséquilibre entre la matière et l’antimatière. »

«La découverte d’une nouvelle force ou particule fondamentale, comme l’indique la preuve de différences dans ces mesures, pourrait fournir la percée nécessaire pour commencer à répondre à ces questions fondamentales »

« Ce résultat est sûr de faire battre le cœur des physiciens un peu plus vite aujourd’hui », a déclaré le Dr Harry Cliff, physicien au laboratoire Cavendish et membre de la collaboration LHCb

« Nous vivons quelques années terriblement excitantes alors que nous essayons de déterminer si nous avons enfin entrevu quelque chose de tout à fait nouveau »

«Il appartient maintenant à la collaboration LHCb de vérifier davantage leurs résultats en rassemblant et en analysant davantage de données, pour voir si les preuves de certains nouveaux phénomènes subsistent. »

R Aaij et coll. (Collaboration LHCb) 2021 Test de l’universalité du lepton dans les désintégrations de quarks de beauté Nature Physics, soumis pour publication; arXiv: 210311769

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Source: http://www.sci-news.com/physics/cern-lepton-universality-09476.html

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