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Le CERN a fait une autre découverte étonnante : une particule qui oscille entre matière et antimatière peut nous aider à comprendre l’origine de l’univers

Le CERN continue d’ajouter de nouvelles étapes à sa liste déjà longue de réalisations. Cette semaine, un groupe de chercheurs de l’Université d’Oxford a publié le résultat de l’expérience qu’ils ont menée dans le détecteur LHCb, et confirme les observations faites par d’autres équipes scientifiques il y a plus d’une décennie.

En 2007, un groupe de chercheurs de l’université de Stanford, en Californie (États-Unis), a réalisé pour la première fois qu’il existe un type d’auberge dit « de charme » (charme) qui a la capacité particulière de changer spontanément d’état, modifiant sa structure entre matière et antimatière.

La clé réside dans l’oscillation des comptoirs « de charme »

Les mésons sont des particules subatomiques appartenant à la famille hadron composés du même nombre de quarks et d’antiquarks, maintenus ensemble grâce à la médiation de la force nucléaire forte.

Lorsque l’antimatière entre en contact direct avec la matière, elles s’annihilent toutes les deux, libérant une grande quantité d’énergie.

D’autre part, l’antimatière n’est rien de plus qu’une forme de matière constituée d’antiparticules, qui sont des particules de même masse et de même spin que les particules que nous connaissons, mais avec charge électrique opposée.

On appelle la matière constituée d’antiparticules antimatière, et elle a une propriété surprenante : lorsqu’elle entre en contact direct avec la matière les deux sont anéantis, libérant une grande quantité d’énergie sous forme de photons de haute énergie, ainsi que d’autres paires particule-antiparticule possibles.

Une fois ce petit paragraphe terminé, revenons aux auberges. Les physiciens savent depuis cinq décennies qu’il existe des particules subatomiques qui peuvent « sauter » de la matière à l’antimatière, ou vice versa. En réalité, ce comportement est causé par l’effet de superposition quantique, et, fait qu’une particule est simultanément, indépendamment de la redondance, une particule et sa propre antiparticule.

Ce que les chercheurs d’Oxford ont observé pour la première fois, c’est que les auberges charme osciller entre les deux états. Cela signifie simplement qu’ils peuvent prendre la forme d’une particule, sauter à l’état d’antiparticule et retrouver l’état de particule. Tout cela spontanément.

Cette découverte a été possible grâce à une expérience menée dans le LHCb, le détecteur du LHC spécialement conçu pour étudier la physique du quark b.

La stratégie qu’ils ont utilisée pour identifier ce processus lors de leur expérience LHCb est surprenante car, grosso modo, elle a consisté à mesurer la masse des particules avec une précision étonnante. Et est-ce l’auberge il n’a pas la même masse lorsqu’il adopte l’état particule et l’état antiparticule. La différence est très faible (1 x 10 ^ -38 g), donc pour pouvoir la mesurer il faut développer une technologie extraordinairement précise. Mais ces chercheurs ont réussi.

Un mécanisme inconnu qui pourrait nous emmener au-delà du modèle standard

Les implications que cette découverte pourrait avoir sont beaucoup plus profondes qu’il n’y paraît si nous la regardons superficiellement. Le modèle standard, qui est notre théorie la plus robuste, n’explique pas comment ce mécanisme fonctionne, il est donc possible que des particules inconnues qui ne peut pas être prédit par ce modèle.

Comprendre comment fonctionne l’oscillation des mésons « de charme » peut être la clé pour comprendre le mécanisme qui explique l’asymétrie matière-antimatière de l’univers

Trouver une fissure possible dans notre théorie la plus avancée n’est pas une mauvaise nouvelle. Tout le contraire; C’est une excellente nouvelle car cela donne aux scientifiques des indices sur la voie qu’ils peuvent emprunter pour développer une nouvelle physique. Et ce constat nous invite à nous pencher sur l’origine même de l’univers pour une raison impérieuse : comprendre comment fonctionne l’oscillation des mésons. charme peut être la clé pour comprendre le mécanisme qui explique asymétrie matière-antimatière de l’univers.

Selon le modèle standard, la même quantité de matière et d’antimatière doit avoir été produite pendant le Big Bang, mais si c’était le cas les deux auraient anéanti mutuellement au contact, et l’univers se serait éteint.

De toute évidence, cela n’a pas été le cas, il doit donc y avoir eu un mécanisme qui a causé la production de une plus grande quantité de matière que l’antimatière. C’est de cette asymétrie dont nous parlons, et peut-être que cette découverte est le premier pas vers la résolution de cette grande énigme.

Images | CERN

Plus d’informations | L’université d’Oxford

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