LHCb : des divergences par rapport au Modèle standard ?

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LHCb Cavern during technical stop - june 2016 (Image: CERN)

L’expérience LHCb a observé des anomalies intrigantes dans les voies de désintégration de certaines particules. Si ces observations se confirment, elles pourraient être le signe d’un phénomène de nouvelle physique, qui n’est pas prédit par le Modèle standard. Le signal observé présente une signification statistique encore limitée, mais il vient renforcer des indices semblables issus d’études antérieures. Les données à venir et les analyses qui suivront pourront établir si ces données représentent véritablement des fissures dans le Modèle standard ou s’il s’agit d’une fluctuation statistique.

 

Dans un séminaire qui se déroule aujourd’hui au CERN, la collaboration LHCb a présenté de nouveaux résultats très attendus sur une désintégration particulière de mésons B0 produits lors de collisions dans le Grand collisionneur de hadrons. Le Modèle standard de la physique des particules prédit la probabilité des nombreux modes de désintégrations possibles des mésons B0 ; d’éventuelles divergences entre les données et les prédictions constitueraient un signe d’une nouvelle physique.

 

Dans cette étude, la collaboration LHCb a observé des mésons B0 se désintégrant en un kaon excité et deux électrons ou deux muons. Le muon est 200 fois plus lourd que l’électron, mais à part cela ses interactions sont, dans le Modèle standard, identiques à celles de l’électron ; cette propriété est appelée l’universalité des leptons. La théorie sur l’universalité des leptons prédit que, mis à part un effet léger lié à la différence de masse, qui peut être calculé, les électrons et les muons devraient être créés avec la même probabilité lors de cette désintégration spécifique du méson B0. LHCb a toutefois observé que les désintégrations produisant des muons sont moins fréquentes.

Cette divergence par rapport au Modèle standard est potentiellement exceptionnelle, mais sa signification statistique est à un niveau de 2,2 à 2,5 sigma, ce qui n’est pas suffisant pour tirer une conclusion définitive. Ce résultat est toutefois d’autant plus intrigant qu’une récente mesure de LHCb sur une désintégration associée faisait apparaître un comportement semblable.

Ces indices sont d’un grand intérêt, mais ils ne sont pas encore suffisants pour tirer une conclusion. Même si électrons et muons sont de natures différentes, de nombreuses prévisions antérieures étayent l’idée d’une symétrie entre ces deux particules. Davantage de données et des observations supplémentaires de désintégrations semblables sont nécessaires pour déterminer si les indices observés représentent uniquement une fluctuation statistique ou s’il s’agit des premiers signes de nouvelles particules, qui viendraient étendre et compléter le Modèle standard de la physique des particules. Les mesures citées ici ont été obtenues à partir de l’ensemble des données de la première exploitation du Grand collisionneur de hadrons. Si ces mesures pointent véritablement vers la physique au-delà du Modèle standard, le volume de données de la deuxième exploitation, plus important, sera suffisant pour confirmer les effets observés.

Site de LHCb

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