Du côté de la frontière franco-suisse, le grand collisionneur de hadrons, ou LHC du Cern repousse chaque jour nos connaissances sur la physique. C’est là que se déroulent des expériences au cours desquelles des particules sont projetées à des vitesses proches de celle de la lumière pour entrer en collision.
Si les résultats obtenus peuvent parfois paraître abscons pour le grand public, leur but est bien de vérifier si nos modèles théoriques concernant la physique des particules, notamment au niveau subatomique, se vérifient dans la réalité. Et comme le relève un article paru dans The Conversation, une expérience récente a bouleversé ces modèles.
Désintégration de type manchot
Les deux auteurs sont William Barter, de l’Université d’Édimbourg, qui collabore au Cern, ainsi que Mark Smith, chercheur à l’Imperial College de Londres. Ensemble, ils décrivent une expérience impliquant un certain type de particules : les mésons B.
Il s’agit d’une particule subatomique qui a fait l’objet d’une publication scientifique par les deux auteurs dans la revue Physical Review Letters. Ces particules subatomiques sont composées de quarks (les particules élémentaires qui composent la matière) et d’antiquarks, leurs équivalents dans l’antimatière.
Si tout cela vous paraît bizarre, accrochez-vous bien puisque nous allons désormais parler de désintégration de type manchot ! Lorsque deux particules de mésons B sont entrées en collision, elles se sont divisées en quatre particules subatomiques : un kaon, un pion et deux muons. La représentation de ces particules évoque rapidement la silhouette d’un manchot, d’où son nom.
Mais cette désintégration est censée être extrêmement rare pour les mésons B si l’on suit le modèle standard à la lettre. À peine une particule sur un million devrait aboutir à cette configuration. Or, ici, le manchot apparaît beaucoup plus fréquemment que prévu. Même en prenant en compte la marge d’erreur, les potentiels problèmes de mesures et autres… Les auteurs arrivent à la conclusion que le modèle standard de la physique est incorrect, ou alors n’a qu’une chance sur 16 000 de correspondre à la désintégration telle qu’elle a été observée.
Un modèle pas si facile à déboulonner
Qu’est-ce que ça veut dire ? Le modèle standard de la physique a été établi dans les années 1970. Il décrit un mode de fonctionnement de l’Univers dans lequel l’ensemble de la matière est composé d’un ensemble de particules indivisibles se rassemblant et formant les différents éléments chimiques. Nous, notre planète, les étoiles, et même les gaz en suspension dans le milieu interstellaire : tout est formé par ces petites particules. Et si certains phénomènes, comme la matière noire, ou même la gravitation, échappent à ce standard, il est tout de même suffisamment solide pour être confirmé par toute une série d’expériences sur les particules subatomiques, notamment au Cern avec cet accélérateur de particules unique au monde.
Sachant cela, cette désintégration manchot pourrait être un véritable coup de tonnerre. D’autant plus qu’elle n’est pas la seule faille récente découverte à propos du modèle standard. Les auteurs de l’étude soulignent qu’une autre expérience avait eu des résultats similaires, quoique moins précis, l’an dernier. Ce qui s’ajoute au faisceau d’indices montrant les limites de ce modèle.
Cela dit, les auteurs restent prudents : si le modèle standard est toujours en place après un demi-siècle, c’est parce qu’il n’est pas si facile à déboulonner. D’autres phénomènes encore inconnus, comme ceux qui impliquent des particules lourdes, pourraient apporter davantage d’informations précieuses. Seulement, nous n’avons pas encore la technologie adéquate pour les étudier en détail.
Même le grand collisionneur de hadrons, une des machines les plus sophistiquées au monde, sera un jour supplanté par du matériel encore plus perfectionné, ce qui nous permettra alors de pousser le modèle standard dans ses retranchements pour vraiment confirmer l’existence d’une faille.
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