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CMS et LHCb mettent le Modèle standard à l'épreuve

Les nouveaux résultats qui seront présentés à Stockholm constituent un test rigoureux pour confirmer le Modèle standard

CMS et LHCb mettent le Modèle standard à l'épreuve

Collision de protons dans le détecteur CMS, produisant une particule B<sub>s</sub> qui se désintègre en deux muons (lignes rouge) (Image: CMS)

Les nouveaux résultats qui seront présentés cet après-midi lors de la conférence EPS-HEP à Stockholm (Suède) constituent l’un des tests les plus rigoureux à ce jour pour confirmer le Modèle standard de la physique des particules. Les expériences CMS et LHCb auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN présenteront des résultats concernant l’un des plus rares processus de physique mesurables : la désintégration du méson Bs en deux muons.

Les nouvelles mesures montrent qu’une poignée seulement de mésons Bs sur un milliard se désintègrent en paires de muons. Ce processus est tellement rare qu’il constitue une sonde extrêmement sensible pour révéler une nouvelle physique au-delà du Modèle standard2. Tout écart par rapport aux prédictions du Modèle standard serait clairement le signe de quelque chose de nouveau. 

Les résultats présentés par les deux expériences ont une signifiance statistique très élevée (plus de 4 sigmas pour chaque expérience). Ils concordent bien avec le Modèle standard.

« C’est un résultat formidable pour LHCb, a déclaré le porte-parole de la collaboration, Pierluigi Campana.C’est précisément pour ce type de mesures que LHCb a été construit. Ce résultat montre que le test que nous soumettons au Modèle standard est vraiment le plus rigoureux jamais réalisé aux énergies du LHC, et, pour l’instant, il le réussit haut la main. »

Le Modèle standard a été élaboré sur une période de plus de 40 ans. Il s’agit d’une théorie d’une remarquable efficacité qui prédit de manière très fine le comportement des particules fondamentales, et qui a été mise à l’épreuve de façon expérimentale avec une grande précision. Mais le Modèle standard ne nous a pas encore tout révélé : il n’explique pas la gravité, par exemple, et il ne décrit pas l’Univers dit « sombre ». Seuls 5 % environ de notre Univers est constitué du type de matière visible décrit par le Modèle standard. Le reste est fait de matière noire et d’énergie noire, dont la présence est déduite à partir de l’influence qu’elles ont sur la matière ordinaire, visible.

« Il s’agit d’un processus que les physiciens des particules tentent de révéler depuis 25 ans, a souligné le porte-parole de CMS, Joe Incandela. Cela démontre les capacités incroyables du LHC et d'expériences comme CMS, qui ont pu détecter un processus très rare, mettant en jeu une particule dont la masse est environ 1000 fois plus petite que les masses des particules les plus lourdes que nous recherchons actuellement. »

Si ces nouveaux résultats viennent confirmer encore un peu plus le Modèle standard, la nouvelle physique n’a pas encore dit son dernier mot. L’une des théories les plus en vogue est la supersymétrie, SUSY en abrégé. Elle postule l’existence d’un nouveau type de particule pour chaque particule du Modèle standard que nous connaissons, et certaines de ces particules posséderaient les propriétés qui conviennent pour composer une grande partie de l’Univers sombre. Il existe de nombreux modèles SUSY à l’étude, et SUSY n’est qu’une des nombreuses pistes théoriques pour la découverte d'une physique au-delà du Modèle standard. Grâce aux mesures présentées aujourd’hui, les physiciens sont à même de faire la part entre ces modèles. Beaucoup sont incompatibles avec les nouvelles mesures et peuvent donc être écartés. Les théoriciens vont ainsi pouvoir se concentrer sur les autres.