La désintégration extrêmement rare d’une particule suscite l’espoir de découvrir une nouvelle physique

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L’accélérateur géant du CERN n’a pas encore livré tous ses secrets. L’une des expériences de l’installation a permis d’observer un phénomène se produisant une fois sur dix milliards de particules.

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L’accélérateur géant du Laboratoire européen pour la physique des particules (CERN), le Large Hadron Collider (LHC), a beau avoir été mis à l’arrêt dans l’objectif d’en améliorer les performances, les physiciens de l’installation continuent d’en présenter des résultats. L’équipe chargée de la plus petite des quatre expériences installées sur l’anneau de 27 kilomètres – LHCb et ses 5,5 tonnes – a ainsi annoncé, le 3 novembre, avoir « vu » un phénomène excessivement rare, que beaucoup attendaient dans l’espoir d’y trouver la manifestation d’une physique nouvelle.

Les détecteurs de LHCb auraient repéré la mort d’une particule, par un mécanisme très rare, s’accompagnant de l’émission de deux jets de muons, des cousins de l’électron, 200 fois plus lourds que lui. La particule qui s’est désintégrée appartient à la famille des mésons, faits de deux autres plus petites, des quarks. La matière ordinaire est constituée de neutrons et de protons, eux-mêmes faits de trois quarks.

En 2015, LHCb, associée à une autre expérience du LHC, CMS, avait déjà observé la mort rare d’un premier type de méson, dit « Bs ». Cette fois, pour le méson dit « Bd », la désintégration étudiée est plus de dix fois moins fréquente. Cette émission de deux muons n’arrive qu’une fois sur dix milliards de particules (ce méson a plus de 20 façons différentes de mourir).

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