Le Modèle standard tient bon

Représentation d’une désintégration d’un méson BS0 en deux muons. Les trajectoires des deux muons issus de la désintégration du BS0 apparaissent en vert (Image : collaboration LHCb)

À l’occasion d’un séminaire qui a eu lieu au CERN, la collaboration LHCb a présenté un résultat exceptionnel pour une désintégration très rare de la particule appelée BS0. Cette observation constitue une victoire de plus pour le Modèle standard de la physique des particules, lequel, dans la mesure des connaissances actuelles, explique mieux que toutes les autres grandes théories le comportement de toutes les particules fondamentales de l’Univers.

La collaboration LHCb a rapporté l’observation de la désintégration du méson BS0 (particule lourde formée d’un antiquark b et d’un quark s) en deux muons. Cette désintégration est en fait la plus rare jamais observée pour cette particule : d’après les prédictions théoriques, elle devrait avoir lieu environ trois fois sur un milliard de collisions.

La désintégration du méson BS0 est considérée depuis longtemps comme un lieu très prometteur pour chercher des failles dans l’armure du Modèle standard ; en effet, si cette théorie constitue la meilleure description disponible du monde subatomique, elle laisse néanmoins plusieurs questions sans réponse. Par conséquent, les physiciens ont proposé au fil du temps diverses alternatives et théories complémentaires. Plusieurs des théories qui imaginent des extensions du Modèle standard dans la nouvelle physique, comme par exemple la supersymétrie, prédisent des valeurs sensiblement plus élevées pour la probabilité de cette désintégration du méson BS0. Par conséquent, l’observation d’un écart significatif par rapport à la valeur prédite par le Modèle standard insinuerait la présence d’une nouvelle physique, encore inconnue.

La valeur expérimentale mesurée par la collaboration LHCb pour cette probabilité montre une excellente correspondance avec la valeur prédite par la théorie, et le résultat est confirmé à un niveau de fiabilité très élevé, 7,8 déviations standard ; cela signifie que les scientifiques sont véritablement sûrs que ce résultat n’est pas dû au hasard. La collaboration LHCb a obtenu le premier indice de ce phénomène en novembre 2012, avec une signification statistique de 3,5 déviations standard. Trois ans plus tard, en mai 2015, LHCb a obtenu, en travaillant avec la collaboration CMS, la première observation confirmée, avec une signification statistique de 6,2 déviations standard (pour en savoir plus, lisez le communiqué de presse du CERN et l’article paru dans la revue Nature).

Cette nouvelle observation limite la marge de manœuvre pour les autres théories sur la physique au-delà du Modèle standard : toutes les théories candidates devront prouver qu’elles sont compatibles avec cet important résultat.

 

Pour en savoir plus, consultez le site web de LHCb et le magazine Symmetry.

 

La représentation en 3D de l’événement de LHCb ci-dessus vous permet de jouer avec les images des trois nouveaux événements candidats pour la désintégration du méson BS0, observés pendant la période de prise de données de 2016. (Image : LHCb)