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23 mars 2021

par Hayley Dunning, Imperial College London

La collaboration LHCb au CERN a découvert que les particules ne se comportent pas comme elles le devraient selon la théorie directrice de la physique des particules – le modèle standard

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Le modèle standard de physique des particules prédit que les particules appelées quarks de beauté, qui sont mesurées dans l’expérience LHCb, devraient se désintégrer en muons ou en électrons dans une mesure égale Cependant, le nouveau résultat suggère que cela ne se produit peut-être pas, ce qui pourrait indiquer l’existence de nouvelles particules ou d’interactions non expliquées par le modèle standard.

Des physiciens de l’Imperial College de Londres et des universités de Bristol et Cambridge ont dirigé l’analyse des données pour produire ce résultat, avec un financement du Science and Technology Facilities Council. Le résultat a été annoncé aujourd’hui lors de la conférence Moriond Electroweak Physics et publié sous forme de pré-impression

Le modèle standard est la meilleure théorie actuelle de la physique des particules, décrivant toutes les particules fondamentales connues qui composent notre univers et les forces avec lesquelles elles interagissent

Cependant, le modèle standard ne peut pas expliquer certains des mystères les plus profonds de la physique moderne, y compris de quoi est faite la matière noire et le déséquilibre de la matière et de l’antimatière dans l’univers.

Les chercheurs ont donc recherché des particules qui se comportent différemment de ce à quoi on pourrait s’attendre dans le modèle standard, pour aider à expliquer certains de ces mystères.

Dr Mitesh Patel, du département de physique de l’Imperial et l’un des principaux physiciens à l’origine de la mesure, a déclaré: «Nous étions en fait tremblants lorsque nous avons examiné les résultats pour la première fois, nous étions très excités. Nos cœurs ont battu un peu plus vite

« 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 »

Les résultats d’aujourd’hui ont été produits par l’expérience LHCb, l’un des quatre énormes détecteurs de particules du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN

Le LHC est le collisionneur de particules le plus grand et le plus puissant au monde. Il accélère les particules subatomiques à presque la vitesse de la lumière, avant de les écraser les unes dans les autres. Ces collisions produisent une explosion de nouvelles particules, que les physiciens enregistrent et étudient ensuite afin de mieux comprendre les éléments de base de la nature.

La mesure mise à jour remet en question les lois de la nature qui traitent les électrons et leurs cousins ​​plus lourds, les muons, de manière identique, à l’exception de petites différences dues à leurs masses différentes

Selon le modèle standard, les muons et les électrons interagissent avec toutes les forces de la même manière, de sorte que les quarks de beauté créés au LHCb devraient se désintégrer en muons aussi souvent qu’ils le font en électrons.

Mais ces nouvelles mesures suggèrent que les désintégrations pourraient se produire à des rythmes différents, ce qui pourrait suggérer que des particules jamais vues auparavant éloignent les échelles des muons.

Ph impérialré L’étudiant Daniel Moise, qui a fait la première annonce des résultats lors de la conférence Moriond Electroweak Physics, a déclaré: « Le résultat offre un indice intrigant d’une nouvelle particule fondamentale ou force qui interagit d’une manière que les particules actuellement connues de la science n’interagissent pas.

« Si cela est confirmé par d’autres mesures, cela aura un impact profond sur notre compréhension de la nature au niveau le plus fondamental »

En physique des particules, l’étalon-or pour la découverte est de cinq écarts-types, ce qui signifie qu’il y a un 1 sur 35 millions de chances que le résultat soit un hasard Ce résultat correspond à trois écarts, ce qui signifie qu’il y a toujours 1 chance sur 1000 que la mesure soit une coïncidence statistique Il est donc trop tôt pour tirer des conclusions définitives

Dr Michael McCann, qui a également joué un rôle de premier plan dans l’équipe impériale, a déclaré: « Nous savons qu’il doit y avoir de nouvelles particules à découvrir parce que notre compréhension actuelle de l’Univers est insuffisante à bien des égards – nous ne savons pas ce que 95% des l’Univers est fait de, ou pourquoi il y a un si grand déséquilibre entre la matière et l’antimatière, nous ne comprenons pas non plus les modèles dans les propriétés des particules que nous connaissons

« Bien que nous devions attendre la confirmation de ces résultats, j’espère que nous pourrons un jour considérer cela comme un tournant, où nous avons commencé à répondre à certaines de ces questions fondamentales »

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. L’expérience LHCb devrait commencer à collecter de nouvelles données l’année prochaine, après une mise à niveau du détecteur

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CERN, Grand collisionneur de hadrons, Physique au-delà du modèle standard, Physique des particules

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Source: https://phys.org/news/2021-03-result-lhcb-theory-physics.html

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