Dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC), des protons circulent à une vitesse proche de celle de la lumière avant d’entrer en collision ; l’énergie de la collision donne naissance à différentes particules, dont des quarks beauté. Dans un récent article, la collaboration ALICE rapporte avoir effectué une nouvelle mesure de la production de mésons de beauté neutres, particules constituées d’un antiquark beauté et d’un quark down. Pour la première fois aux énergies du LHC, la probabilité que cette particule soit produite dans une région perpendiculaire au faisceau de particules a été mesurée jusqu’à une impulsion transversale de 1 GeV/c. C’est dans cette zone de faible impulsion, jusqu’ici inexplorée, que se trouve l’essentiel de la production de quarks beauté. Cette recherche, qui vient compléter celle des autres expériences LHC, est donc essentielle pour mesurer la probabilité de la production totale de quarks beauté au LHC.

Ce nouveau résultat s’appuie sur des données issues de collisions proton-proton à une énergie de 13,6 TeV, qui ont eu lieu au cours de la troisième période d’exploitation du LHC. Il a été rendu possible grâce aux améliorations majeures apportées au détecteur ALICE pendant le deuxième long arrêt. Au rang de ces améliorations, l’installation, au cœur de l’expérience, d’un nouveau détecteur, le système de trajectographie interne 2, qui a permis d’améliorer la précision avec laquelle est reconstituée la trajectoire des particules.

Par ailleurs, les améliorations apportées à la chambre à projection temporelle et au détecteur à temps de volont permis d’augmenter considérablement le taux d’enregistrement des collisions, d’un facteur 500 pour les collisions proton-proton, et de 50 à 100 pour les collisions plomb-plomb, par rapport aux périodes d’exploitation précédentes. Pour analyser efficacement l’énorme quantité de données et isoler des collisions telles que celles produisant des mésons de beauté neutres, ALICE utilise maintenant également un processus de filtrage basé sur un logiciel. Le système fait partie de son nouvel environnement informatique O2 (« Online-Offline »), apportant un relèvement des capacités de calcul d’ALICE, spécialement adaptée à la troisième période d’exploitation du LHC et aux développements ultérieurs. 

La probabilité de la production de particules de beauté, c’est-à-dire de particules contenant des quarks beauté, peut être prédite avec précision à l’aide de calculs de chromodynamique quantique, théorie qui décrit la force forte liant les protons entre eux. En comparant ces calculs avec les mesures de la production effective de ces particules, les physiciens peuvent tester certains modèles de cette théorie importante.Enfin, cette nouvelle mesure servira de base pour l’analyse des grands ensembles de données sur les ions lourds recueillis pendant la troisième période d’exploitation du LHC. En analysant les données issues de ces collisions, qui recréent les conditions extrêmes qui existaient pendant les premières microsecondes de l’Univers, ALICE vise à étudier la manière dont les quarks b interagissent avec la phase primordiale de la matière appelée plasma de quarks et de gluons.