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Antimatière : nouvelle forme d'asymétrie découverte grâce à BaBar

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Le Détecteur BaBar du Centre de l'accélérateur linéaire de Stanford a permis aux scientifiques de découvrir qu'un niveau significatif de violation de CP, une asymétrie entre le comportement de la matière et de l'antimatière, existait jusque dans une très rare classe de désintégration de particules. Il s'agit d'un étape importante, d'un seuil, dans l'étude des asymétries matière-antimatière, ouvrant la porte à des recherches sur une nouvelle physique, située au delà du Modèle Standard.

Le détecteur BABAR du Slac

Le Modèle Standard procure une belle image des briques du monde subatomique nous environnant et des forces qui y règnent. L'on sait cependant maintenant qu'il ne décrit que 5 % de la masse totale de l'Univers et laisse sans réponse de nombreuses questions fondamentales en physique des particules et en cosmologie.

"BaBar s'est avéré être un instrument performant dans l'exploration des origines des asymétries matière-antimatière, permettant de prouver avec précision de très rares processus relatifs à la façon dont l'Univers primitif s'est retrouvé à dominante de matière," déclare David MacFarlane, professeur au Centre de l'accélérateur linéaire de Stanford.

Les nouveaux résultats ont été obtenus en observant un "mode pingouin", ainsi dénommé en raison de la forme en pingouin du diagramme de désintégration, dans lequel une particule B se désintègre en deux autres particules appelées méson eta-prime et méson K neutre. Bien que cette désintégration pingouin soit dix fois plus rare que les interactions précédemment utilisées pour mesurer l'asymétrie matière-antimatière, les chercheurs sont désormais en mesure de démontrer une différence entre les désintégrations de la particule B et de son antiparticule dans ces modes importants. L'analyse a permis de trouver une différence d'évolution dans le temps de la matière et de l'antimatière d'une amplitude de 0.58+0.10, qui diffère de l'asymétrie zéro d'environ 5.5 déviations standard.

A ce jour, la collaboration BaBar a enregistré 1.200 exemples de cette désintégration particulière. Les résultats présents procurent des indices selon lesquels une nouvelle physique, encore inexpliquée, existe dans le "mode pingouin". Celle-ci expliquerait le fait que l'Univers soit, depuis le Big Bang, constitué d'une plus grande quantité de matière que d'antimatière. "L'abondance de la matière dans l'Univers est une des questions fondamentales à laquelle sont confrontées la physique des particules et la cosmologie," indique Jonathan Dorfan, Directeur du Centre de l'accélérateur linéaire de Stanford.

Quelque 600 scientifiques et ingénieurs appartenant à 75 institutions (au Canada, en France, en Allemagne, en Italie, aux Pays-Bas, en Norvège, en Russie, en Espagne, au Royaume-Uni et aux Etats-Unis) ont travaillé sur BaBar.

Un article sur le sujet est soumis au Physical Review Letters pour publication.

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