Des scientifiques du CERN et la nouvelle Physique
Des scientifiques du CERN et la nouvelle Physique. Ont-ils trouvé des preuves d’une toute neuve physique ? Lorsque l’accélérateur gargantuesque du Cern, le Big Hadron Collider (LHC), a fonctionné pendant dix ans, l’espoir abondait que de nouvelles particules seraient bientôt découvertes pour nous aider à percer les secrets les plus profonds de la physique.
La matière noire, les petits trous noirs, et les dimensions cachées étaient quelques possibilités. Cependant, à part la découverte étonnante du boson de Higgs, le projet n’a pas fourni d’indices sur ce qui pourrait exister au-delà du modèle typique de la physique des particules. Notre meilleur récent concept du micro-cosmos.
Ainsi, notre article tout neuf de LHCb, l’une des quatre grandes expériences du LHC, devrait faire battre le cœur des physiciens un peu plus vite. Après avoir analysé des trillions de collisions créées au cours de la dernière décennie, nous pouvons voir des preuves de quelque chose de tout à fait nouveau. Potentiellement porteur d’une nouvelle force de la nature.
Cependant, l’excitation se calmait par une extrême prudence. Le modèle typique a résisté à tous les examens expérimentaux lancés sur ça depuis qu’il a été assemblé dans les années 1970, por affirmer donc que nous voyons enfin quelque chose qu’il ne peut pas expliquer, nécessite une preuve extraordinaire.
Des scientifiques du CERN et la la nouvelle Physique: anomalie étrange
Le modèle typique explique la nature à la plus petite échelle, comprenant des particules fondamentales appelées leptons (comme les électrons). Et, les quarks (qui peuvent se réunir pour créer des particules plus lourdes telles que les protons et les neutrons) et les forces avec lesquelles ils interagissent.
Il existe de nombreux types de quarks, dont certains sont instables et pourraient se désintégrer en d’autres particules. Le nouveau résultat concerne une anomalie expérimentale qui s’évoquait pour la première fois en 2014, lorsque les physiciens de LHCb ont découvert des quarks “beauty’’ se désintégrant sous des formes inattendues.
Plus précisément, les quarks de beauté semblaient se désintégrer moins souvent en leptons appelés «muons» qu’ils ne se désintégraient en électrons. C’est étrange car le muon est essentiellement une copie conforme de l’électron, identique en tous points sauf qu’il est environ 200 fois plus lourd.
Les quarks ‘‘beauty’’
On s’attendrait à ce que les quarks ‘‘beauty’’ se désintègrent en muons aussi souvent qu’ils le font en électrons. Ces désintégrations ne pourraient se produire à des rythmes différents que si certaines particules jamais vues auparavant étaient impliquées dans la désintégration et faisaient pencher la balance contre les muons.
Bien que le résultat de 2014 ait été intrigant, il n’était pas assez précis pour tirer une conclusion définitive. Depuis lors, un certain nombre d’autres anomalies est apparu dans les processus liés. Ils ont tous été individuellement trop raffinés pour que les scientifiques soient convaincus qu’ils étaient de véritables signes d’une nouvelle physique. Cependant, de manière tentante, ils semblaient tous pointer dans la même direction.
La grande question était de savoir si ces anomalies deviendraient plus fortes à mesure que davantage de données seraient analysées ou si elles se réduiraient à néant. En 2019, LHCb a de nouveau effectué la mesure exacte de la désintégration du quark ‘‘beauty’’, avec des informations supplémentaires prises en 2015 et 2016. Cependant, les choses n’étaient pas beaucoup plus ‘‘claiqu’elles ne l’étaient cinq ans plus tôt.
Nouveaux résultats
Le résultat d’aujourd’hui double l’ensemble de données existants en incluant l’échantillon enregistré en 2017 et 2018. Pour éviter d’introduire accidentellement des biais, les informations s’analysaient « en aveugle ». Les scientifiques ne pouvaient pas voir le résultat, tant que toutes les procédures utilisées dans la dimension n’avaient pas été testées et examinées.
Mitesh Patel, physicien des particules à l’Imperial University de Londres et également l’un des chefs de l’expérience, l’excitation qu’il a ressentie lorsque le moment de regarder le résultat était arrivé. “Je tremblais en fait”. A déclaré, “je m’étais rendu compte que c’était probablement la chose la plus excitante que j’ai faite au cours de mes vingt années en physique des particules.”
Lorsque le résultat est apparu à l’écran, l’anomalie était toujours là. Environ 85 désintégrations de muons pour chaque 100- l’électron désintégre. Cependant, avec une incertitude plus faible qu’auparavant.
L’incertitude du résultat
Ce qui excitera beaucoup de physiciens, c’est que l’incertitude du résultat est maintenant supérieure à “trois sigmas”. La façon dont les scientifiques disent qu’il n’y a qu’environ une chance sur mille que le résultat soit un hasard aléatoire des données. Classiquement, les physiciens des particules appellent tout ce qui dépasse trois sigmas ‘‘preuve’’ Néanmoins, nous sommes encore loin d’une “découverte” ou d’une “observation” confirmée. Qui nécessiterait cinq sigmas.
Les théoriciens ont révélé qu’il est possible d’expliquer cette anomalie (et d’autres) en identifiant l’existence de toutes nouvelles particules influençant la façon dont les quarks se désintègrent. Une possibilité est une particule fondamentale appelée “Z prime” – essentiellement, un fournisseur d’une nouvelle force de la nature. Cette force serait fragile. C’est pourquoi nous n’en avons vu aucun signe jusqu’à présent et interagirions différemment avec les électrons et les muons.
Une autre alternative est l’hypothétique “leptoquark”. Une particule avec la capacité unique de se désintégrer simultanément en quarks et en leptons. Cela pourrait faire partie d’un puzzle plus vaste expliquant pourquoi nous voyons les particules que nous voyons dans la nature.
Des scientifiques du CERN et la nouvelle Physique: Interprétation de résultats
Alors avons-nous enfin vu preuve de la nouvelle physique ? Eh bien, peut-être, peut-être pas. Nous effectuons de nombreuses mesures au LHC, vous pouvez donc vous attendre à ce qu’au moins certaines d’entre elles soient si éloignées du modèle commun. De plus, nous ne pouvons jamais absolument écarter la possibilité qu’il y ait un biais dans notre expérience que nous n’avons pas correctement considérée, même si ce résultat se vérifiait soigneusement. L’image deviendra plus claire avec plus de données. LHCb subit actuellement une importante mise à niveau pour augmenter considérablement le taux de collisions qu’il peut enregistrer.
Même si l’anomalie persiste, elle s’acceptera probablement une fois qu’une expérience indépendante confirme les résultats. Une possibilité passionnante est que nous puissions découvrir les toutes nouvelles particules responsables de l’effet produit directement dans les collisions au LHC. Pendant ce temps, l’expérience Belle II au Japon devrait être capable de faire les mesures exactes.
La physique fondamentale
Qu’est-ce que cela pourrait alors impliquer pour l’avenir de la physique fondamentale ? Si ce que nous voyons est vraiment le présage de nouvelles particules essentielles, alors ce sera finalement la percée que les physiciens attendent depuis des décennies.
Nous aurons enfin vu une partie de la plus grande photo qui existe au-delà du modèle standard. Ce qui pourrait nous permettre de percer un certain nombre de secrets établis. Celles-ci impliquent la nature de la matière noire invisible qui remplit l’univers ou la nature du boson de Higgs. Cela pourrait même aider les théoriciens à unifier les particules fondamentales ainsi que les pressions. Ou, mieux encore, cela pourrait pointer vers quelque chose que nous n’avons même jamais envisagé.
Alors, devrions-nous nous excités? Oui, un résultat comme celui-ci n’arrive pas très souvent ; la chasse est définitivement e marche. Cependant, nous devons aussi être prudents et humbles ; les réclamations extraordinaires exigent des preuves extraordinaires. Seuls le temps et un travail difficile nous diront si nous avons enfin vu la première lueur de ce qui existe au-delà de notre compréhension actuelle de la physique des particules.
Cet article se republiait de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.
