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Thomas Boisson 18 juin 2017 Le LHCb, BaBar et Belle viennent-ils de trouver la trace d’une nouvelle physique ?
Dans une étude publiée dans Nature le 12 juin 2017 (1) ayant particulièrement retenu l’attention de la communauté scientifique, une équipe internationale de physiciens présente les résultats de l’analyse de grande ampleur menée sur les données concernant la désintégration des mésons B issues de trois expériences différentes. Ceux-ci montrent une potentielle violation de l’universalité leptonique qui pourrait démontrer l’existence de nouvelles particules prévues par la physique au-delà du Modèle Standard.
Les leptons et l’universalité leptonique

Dans le Modèle Standard des particules, les leptons constituent une sous-famille des fermions composée de l’électron, du muon et du tauon. Ce sont des particules élémentaires sensibles à l’interaction électromagnétique et nucléaire faible mais non à l’interaction forte. Ces trois particules, électriquement chargées, sont respectivement associées au neutrino électronique, au neutrino muonique et au neutrino tauique, ceux-ci étant électriquement neutres.


L’universalité leptonique et les mésons B

Les mésons sont des hadrons, c’est-à-dire des particules composites constituées d’une paire quark-antiquark. Plus particulièrement, les mésons B sont des mésons possédant toujours un antiquark « bottom », associé à un quark « up », un quark « down », un quark « charm » ou un quark « strange ». Ils peuvent être électriquement positifs, négatifs ou nuls. أ€ ce titre, les mésons B sont des bosons sensibles à l’interaction forte.

Comme beaucoup de particules, les mésons B se désintègrent. Leur temps de vie est compris entre 0.46×10-12 secondes et 1.64×10-12 secondes. Cette désintégration peut se faire de différentes manières, selon des « canaux de désintégration ». Depuis plusieurs années, les physiciens scrutent rigoureusement ces nombreux canaux de désintégration, comparant les prédictions statistiques avec les données issues des collisions (électrons-positrons ou protons-protons) effectuées dans les accélérateurs de particules.


Ces analyses exhaustives ne sont pas menées au hasard, car des écarts statistiques significatifs dans les canaux de désintégrations mésoniques signeraient une violation de l’universalité leptonique et donc l’existence de nouvelles particules, et plus globalement d’une nouvelle physique. Même si certains résultats publiés par le LHCb en début d’année indiquaient des écarts statistiques dans la désintégration du méson B0, le degré de fidélité de 2.2 دƒ, comparé aux 5 دƒ nécessaires, était insuffisant pour en faire une preuve fiable d’anomalie (4).