L’un des plus grands mystères de la physique est de savoir pourquoi notre Univers est composé presque exclusivement de matière ordinaire, celle qui nous compose et qui constitue tout ce que nous touchons. À chaque particule de matière correspond une antiparticule de même masse, mais de charge opposée. Selon nos meilleures théories, matière et antimatière auraient dû être produites en quantités presque égales lors du Big Bang. Or, il n’existe pratiquement plus d’antimatière aujourd’hui. 

Dans un récent article, la collaboration CMS décrit une étude portant sur un ingrédient qui pourrait contribuer à expliquer ce déséquilibre, à savoir une subtile différence de comportement entre la matière et l’antimatière, appelée violation de charge-parité (CP). 

L’étude des mésons B neutres, composés d’un antiquark B et d’un quark de type down, est l’un des meilleurs moyens d’étudier la violation de CP. En effet, les mésons B neutres ont une propriété remarquable : ils peuvent se transformer spontanément en leurs propres antiparticules, et inversement. En mesurant une infime différence entre la fréquence à laquelle les versions matière et antimatière de ces particules se désintègrent dans le temps, nous pouvons tester le Modèle standard avec une précision inédite.

La collaboration CMS a analysé les données de collision proton-proton collectées entre 2022 et 2025, reconstituant les désintégrations spécifiques d’environ 1,4 million de mésons B0 (qui contiennent un quark d) et de 16 000 mésons B0s (qui contiennent un quark s). L’une des principales difficultés a été de déterminer le type de chaque méson au moment de sa production, avant qu’il ne se désintègre en un méson J/ψ et un kaon neutre.

Pour ce faire, CMS a utilisé un algorithme reposant sur l’intelligence artificielle de pointe. Le système combine des informations issues des muons, des électrons et des jets associés à un événement de collision et, dans le cas du méson B0s, des particules proches produites lors de la collision. Par rapport aux analyses précédentes, la capacité de l’expérience à identifier l’état initial du méson a ainsi été considérablement améliorée.

La violation de CP mesurée concorde avec les prédictions du Modèle standard et comprend la mesure la plus précise à ce jour de la violation de CP dans la désintégration d’une particule B0s en un méson J/ψ et un kaon neutre. L’étude de la désintégration du méson B0 qui l’accompagne constitue un test important de la même physique sous-jacente. Ensemble, ces résultats améliorent notre connaissance de la violation de CP dans les particules beauté et fixent des limites plus étroites pour de possibles contributions de nouvelles particules.

À l’ère du LHC à haute luminosité, alors que l’accélérateur génèrera des ensembles de données toujours plus volumineux, les mesures de la violation de CP de ce type gagneront en précision. Qu’elles continuent de confirmer le Modèle standard ou de révéler de légers écarts par rapport aux prédictions, elles nous permettront d’approfondir notre compréhension de l’énigme matière-antimatière.

Traduction générée par un outil de traduction automatique entraîné, en phase de test.