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Énigme du rapport matière-antimatière : LHCb améliore la résolution
En 2010, la collaboration DØ de Fermilab indiquait que les propriétés de la matière et de l’antimatière manifestaient une différence de 1% lors de désintégrations de mésons B (c’est-à-dire des particules contenant des quarks beauté) en muons. Samedi, à la conférence ICHEP de Melbourne, la collaboration LHCb, du CERN, a présenté de nouveaux résultats qui, au lieu de confirmer cette anomalie, sont compatibles avec les prédictions du Modèle standard. La même collaboration a également présenté la première observation d’une asymétrie provenant d’autres désintégrations de la même famille de mésons. Le tableau devient plus clair, mais l’énigme n’est pas encore résolue.
À l'intérieur du détecteur de LHCb.
Le déséquilibre entre la matière et l'antimatière dans l'Univers est une question d’une actualité brûlante en physique. Le mystère provient du fait que, bien qu’on n’observe pas d’objets constitués d'antimatière dans l’Univers, la théorie prédit la création en quantité égale de matière et d’antimatière dans les interactions entre particules comme au cours du Big-Bang. La théorie ne prévoit que de légers écarts par rapport à ce comportement très symétrique. Les expériences menées en laboratoire confirment également que les écarts sont faibles et ne suffisent pas à expliquer le déséquilibre profond observé dans l’Univers.
La différence d’environ 1% dont a fait état la collaboration DØ était suffisamment importante pour suggérer les effets d’une nouvelle physique. Toutefois, en étudiant les particules produites dans les collisions de haute énergie au LHC, les physiciens de LHCb ont analysé la désintégration des particules B0s en états finals contenant des muons positifs comme négatifs, qui sont utilisés pour étiqueter la matière et l’antimatière. La différence entre les muons positifs et les muons négatifs peut s’exprimer sous la forme d’un paramètre d’asymétrie, assl. La valeur de ce paramètre qu’a établie la collaboration LHCb est la plus précise à ce jour : assl = (-0,24 ± 0,54 ± 0,33)%.
Ce résultat est cohérent avec la prédiction du Modèle standard et ne confirme pas l’écart par rapport à ce dernier qu’avait annoncé la collaboration DØ. Toutefois, les résultats de LHCb et de DØ restent compatibles à 2 écarts types près. Ainsi, davantage de données seront nécessaires pour faire toute la lumière sur la question.
À la même conférence, les physiciens de LHCb ont également présenté le premier élément tendant à prouver que l’asymétrie entre la matière et l’antimatière apparaît lors de la désintégration B±→K±K+K-. Les physiciens de LHCb prévoient de mener d’autres études pour comprendre pleinement cette désintégration, qui pourrait contribuer à éclaircir le tableau complet matière - antimatière.
La totalité de l’échantillon de données de LHCb en 2011 a été utilisée pour obtenir ces deux résultats. Compte tenu de l’excellente performance du LHC, les physiciens de LHCb pensent pouvoir plus que tripler leur échantillon de données cette année.
Pour plus de détails, voir l’exposé de LHCb présenté à la conférence ICHEP de Melbourne et dans la contribution à la conférence donnée ici par LHCb.
Pour plus d'informations, rendez-vous sur la page publique de LHCb.
par Antonella Del Rosso