Une nouvelle analyse des résultats des grands collisionneurs de hadrons confirme que quelque chose de bizarre se produit

Une anomalie défiant la théorie a persisté dans les derniers résultats d’une expérience de grand collisionneur de hadrons, selon de nouveaux résultats.

Le plus grand accélérateur de particules du monde, le Grand collisionneur de hadrons à Genève, en Suisse, contient une multitude d’expériences qui cherchent à répondre aux questions sans réponse sur la nature de l’univers. Surtout, ces expériences ont exclu les théories décrivant diverses particules exotiques pour expliquer la matière noire. Mais l’une des expériences, appelée LHCb, a découvert une petite déviation entre ce qu’ils ont mesuré et ce qui est prédit par la théorie fondamentale de la physique des particules, appelée le modèle standard. Après trois ans d’analyse des données, l’écart persiste – signe potentiel d’une nouvelle physique.

Les accélérateurs de particules recherchent de nouvelles particules essentiellement en utilisant le E = mc² équation (ce qui signifie essentiellement que l’énergie et la masse sont équivalentes): Ils accélèrent les particules à presque la vitesse de la lumière et les brisent ensemble à l’intérieur des détecteurs, où l’énergie libérée se transforme en particules rarement vues sur Terre. C’est ainsi que les physiciens ont découvert le boson de Higgs, par exemple. Mais comme cette méthode de production directe ne produit pas de nouvelles particules, d’autres expériences recherchent indirectement des indices de nouvelle physique, comme en observant comment les particules se désintègrent en d’autres particules.

Parmi les désintégrations les plus étudiées, le rare B⁰→ K *⁰µ⁺µ^– pourriture, ou, tout simplement, un méson B se désintégrant en un kaon et deux muons. Pour un peu de fond: les atomes sont faits d’électrons, de protons et de neutrons; les protons et les neutrons sont fabriqués à partir de quarks. Il existe six types de quarks (chacun ayant une antiparticule, qui est essentiellement la même particule avec la charge opposée). Les six quarks sont appelés haut, bas, étrange, charme, haut et bas. Le B⁰ la particule contient un quark down et un quark anti-bottom. Après que le LHC a créé ces B⁰ les particules, elles se décomposent. Les physiciens sont les plus intéressés par l’événement rare lorsqu’il se désintègre en K *⁰, composé d’un quark down et d’un quark anti-étrange (qui se désintègre davantage), plus deux muons (les muons sont comme un cousin plus lourd de l’électron).

Qu’est-ce qui est si excitant dans la décomposition? Dans certaines aspects de la désintégration, ce que les physiciens mesurent réellement diffère légèrement de leurs attentes (dont nous avons ici). Ces différences n’ont pas encore réussi le soi-disant test des cinq sigma; la communauté de physique a convenu de cinq différence d’écart type entre experiment et théorie comme denotant une vraie découverte. Fondamentalement, pensez à chaque of le des milliards de collisions par seconde cette se produire dans le LHC comme sa propre expérience. Certaines de ces collisions produiront B⁰ particules, et certains de ces B⁰ les particules se désintégreront de la manière spécifique que les physiciens veulent étudier. Les physiciens doivent exécuter l’expérience de nombreuses fois afin de construire suffisamment de statistiques pour dire si ce qu’ils observent est en accord avec la théorie ou en désaccord avec elle.

Cette semaine, les physiciens du LHCb ont annoncé qu’un tel écart entre la théorie et l’expérience persistait avec plus de données. Cela ne nous rapproche pas de l’annonce Découverte, car cela n’augmente pas la signification statistique ni ne nous rapproche de cinq écarts-types. Mais au moins, il fournit un contrôle de cohérence, étant donné que davantage de données ont fait d’autres écarts dans le LHC disparaître.

Pour cette analyse, la tension se concentre sur la combinaison des angles que les particules parcourent après le B⁰ se désintègre. Pendant que le physicien du LHCb Patrick Koppenburg entre dans les détails ici, fondamentalement, ces angles représentent où vont les particules résultantes pendant la désintégration. Les physiciens peuvent utiliser ces angles pour calculer les asymétries, comme entre les deux muons se déplaçant vers l’avant et vers l’arrière. L’asymétrie des muons est en grande partie d’accord avec le modèle standard, mais pour une raisonmmetry calculé sur la base une combinaison des angles restants dans le système de désintégration, le modèle standard prédit une valeur différente de ce que les expérimentateurs ont mesuré.

Quant à ce qui pourrait causer la divergence, ce n’est toujours pas clair. Peut-être que des particules inconnues sont le coupable. Mais les physiciens n’ont pas exclu des explications plus banales, comme les interactions entre les quarks qui pourraient montrer leur propre effet.

Pourtant, ces types de tensions peuvent être à l’origine de nouvelles histoires passionnantes en physique. Koppenburg a déclaré à Gizmodo qu’ils cherchaient à intégrer les données prises en 2017 et 2018 dans l’analyse. «Plus il y a de données, plus il faut de soins», a-t-il déclaré.