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CERN (Francais) | Geneva | Switzerland

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Impact majeur pour une toute petite mesure

Le « Symposium des collisionneurs d’hadrons » s’est ouvert lundi  à Kyoto sur une bonne note.  Pour la première fois, la collaboration LHCb qui opère au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) au CERN a dévoilé la toute première évidence de désintégrations rarissimes, celles de mésons Bs en deux muons (une particule semblable à l’électron mais 200 fois plus lourde). Les mésons forment une classe de particules faites d’un quark et d’un antiquark, ici un quark b et un antiquark s.

Ces mésons sont très instables et se désintègrent en particules plus légères en une picoseconde, soit un millionième de millionième de seconde.

Ces désintégrations en deux muons sont prédites par la théorie, le modèle standard de la physique des particules. Cela devrait se produire environ 3 fois par milliards de désintégrations. En notation scientifique, on écrit (3.54±0.30)x10-9. La valeur de 0.30 représente la marge d’erreur théorique. La collaboration LHCb a donc annoncé avec beaucoup de fierté avoir mesuré (3.2+1.5-1.2)x10-9 ,  soit une valeur très proche de la valeur théorique en tenant compte de la marge d’erreur expérimentale.

 

Voici la distribution des valeurs obtenues par LHCb pour la masse combinée des deux muons. La courbe continue en bleu représente la somme de toutes les contributions de sources connues contenant deux muons. La courbe rouge en pointillés montre le nombre d’évènements venant de la désintégration de mésons Bs. Les points en noir représentent les données avec leur marge d’erreur (barres verticales et horizontales). Les données semblent correspondre à la somme de toutes les sources connues, laissant peu de place pour de nouveaux phénomènes.

 

Ce résultat constitue un véritable exploit, non seulement parce que c’est le plus petit taux de désintégration jamais mesuré, mais surtout parce qu’il impose de fortes contraintes sur tous les nouveaux modèles théoriques. Voici pourquoi.

Les théoriciens et théoriciennes sont convaincus qu’il existe une théorie plus complète que le modèle standard actuel, même si on n’a pas encore réussi à en détecter le moindre effet. Un peu comme si le modèle standard était à la physique des particules ce que l’arithmétique (addition, soustraction etc.) est aux mathématiques. Cela suffit amplement pour les opérations quotidiennes mais pour les tâches plus complexes, il nous faut l’algèbre ou le calcul intégral et différentiel.  En physique des particules, nous avons des problèmes que l’on ne peut résoudre avec le modèle standard, comme par exemple il n’explique pas la nature de la matière noire. On cherche donc les premiers signes de la « nouvelle physique ».

Un bon endroit où regarder pour détecter cette nouvelle physique est justement là où la théorie actuelle prédit des phénomènes très rares comme ces désintégrations de mésons Bs. Elles sont justement rarissimes car la théorie n’a que très peu de façons de les produire. Si cette nouvelle physique existe, on soupçonne qu’elle contribuera par de nouveaux mécanismes. On verrait peut-être alors ce genre de désintégrations se produire un peu plus souvent.

C’est un peu comme si on voulait utiliser la surface d’un lac pour déceler la présence d’une créature invisible en espérant voir les rides que son souffle produirait sur l’eau. Bien sûr, cela ne pourrait fonctionner que pour un lac très calme, à peine perturbé par un tout petit poisson ou un insecte dans l’espoir de voir apparaitre des vaguelettes venant d’une autre source. Le résultat actuel de LHCb montre qu’en fait aucune ride n’est visible sur le lac qu’on ne puisse imputer à une cause déjà connue. Si la situation demeure inchangée lorsque la marge d’erreur aura diminuée (en analysant dans les mois à venir les données en cours d’acquisition), on devra conclure que soit la nouvelle créature ne respire pas comme on le pensait, soit qu’il faudra élaborer une méthode plus efficace.

Ce nouveau résultat semble indiquer que la nouvelle physique sera plus difficile à révéler qu’on ne l’espérait. En attendant, cela permettra aux théoriciennes et théoriciens d’éliminer les nouveaux modèles inadéquats, ce qui finira éventuellement par les orienter dans la bonne direction. Entre temps, les expérimentateurs et expérimentatrices devront élaborer des techniques plus raffinées pour enfin mettre le doigt sur cette nouvelle physique.

 

Ce graphe démontre comment cette mesure (représentée par l’axe horizontal) effectuée plus tôt cette année avait déjà grandement contraint les valeurs permises pour différents modèles. Le nouveau résultat les renforcera encore davantage.

(Pour plus de détails, voir la page publique de LHCb (en anglais seulement))

Pauline Gagnon

 

Pour être averti-e lors de la parution de nouveaux blogs, suivez-moi sur Twitter: @GagnonPauline ou par e-mail en ajoutant votre nom à cette liste de distribution

 

 

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9 Responses to “Impact majeur pour une toute petite mesure”

  1. remin saez soler says:

    je suis penseur, vous aves besoin de penseur.
    que signifie la nouvelle theorie….
    plus de particules plus petites en fait de radiation…,
    voir le temps tel quel sans espace,
    demontrée que nous ne sommes qu´un univers de temps “horizon de succés”, espace en mouvement le propre temps…
    svp eclaircisés mes doutes.
    la logique du prosseseur.
    fermi

    • CERN (Francais) says:

      Bonjour,

      penseur c’est bien mais je vous perçois plutôt comme rêveur. Il faut faire attention à ne pas tout mélanger. C,est vrai que les idées derrière la physique quantique et physique des particules fait souvent rêver mais en tant que scientifique, je ne peux que m’en tenir aux faits. Cette nouvelle théorie s’appelle la supersymmétrie. Ce n’est qu’une hypothèse mais elle a beaucoup d’adeptes. Vous pouvez lire un peu plus là-dessus ici: http://public.web.cern.ch/public/fr/Science/Superforce-fr.html

      Pauline

  2. Hamid Fadel says:

    Bonjour Pauline,
    Supposons qu’on n’a jamais vu le moteur à quatre temps, mais on connait qu’es une soupape, un vis, etc. Peut-on reproduire le plan du moteur ? La réponse est non, il est tout à fait impossible que le plan du moteur soit définit rien qu’à partir de ses constituantes. Et bien c’est la même chose en ce qui concerne la structure de la matière qui nous entoure.
    Supposons maintenant qu’on a le plan avec toutes les constituantes et le mode de fonctionnement, es-que ce plan serait conforme avec tout ce qu’on a trouvé ? Autrement dit, es-ce que les modèles qu’on a élaborés, en se reposant sur l’expérience, bien sur, seraient conformes à la réalité ? La réponse, avec tous mes respects aux chercheurs, est non. Les modèles élaborés sont incapables de nous fournir une représentation manifeste de la réalité.
    Plusieurs questions restent sans réponse, la nature de la matière noire, l’antimatière, la masse, etc. Mais il y a une question primordiale qui est au centre des théories élaborées, pourquoi les quarks u et d sont stables et les autres sont instables ? Répondre à cette question c’est trouver la réponse à tous les énigmes.
    Pour ce situer on va prendre le problème d’en haut depuis les origines pour dire, l’Univers admet un système générateur à l’origine de sa formation, avec un petit problème que ce système n’est pas inclus il se trouve à l’extérieur de l’Univers. C’est-à-dire aussi que, l’Univers n’était pas engendrait de lui-même et qu’on ne peut pas trouver en son sein tous les ingrédients ayant participé à sa formation. Les lois physiques qui règnent à l’extérieur de l’Univers diffèrent totalement de ceux qu’on trouve dans l’Univers ; la masse est nulle, la densité est infinie, les interactions sont simultanées et l’espace et le temps sont confondus. Pour crée l’Univers le système générateur a procédé de manière à établir un lien entre la structure interne et externe de l’Univers, ce lien est représenté par un intervalle unité qui regroupe toutes les propriétés et les lois capables de donner naissance à la matière de base à la formation de l’Univers. Cette unité représente pour la physique ce que représente la théorie des ensembles pour les mathématiques, un paradis. Les lois qui définissent cet intervalle ne sont pas tellement compliquées, la complexité vient par la suite. Et bien c’est dans cet intervalle qu’on trouve la réponse à la question posée plus haut et à toutes celles qui nous voilent la réalité physique. Ainsi, lorsqu’on regarde l’infiniment petit on constate des propriétés étranges et singulières qui sont absentes dans notre monde, elles sont dues aux propriétés de l’intervalle unité où règne les mêmes lois qu’on trouve à l’extérieur de l’Univers.
    Alors, si on cherche une nouvelle théorie il faudrait prendre en considération cette entité et avec une notion absente de la mécanique quantique, à l’origine de plusieurs controverses et paradoxes, c’est celle de l’espace temps. Si on enverrait le chat de Schrödinger, pendant une petite minute, à l’infiniment petit, à son retour il serait âgé de plusieurs années de plus. Si on regarde son état depuis notre référentiel on va constater une superposition d’états entre la phase d’éveille et la phase de sommeille. Ceci exprime que le temps se déroule différemment, plus que l’espace se rétrécie et plus que le temps augmente et inversement, plus que l’espace s’allonge et plus que le temps diminue. Les millions d’années que l’humanité a passer dans notre système ne représentent que quelque jours pour un observateur d’un système plus haut, et plus qu’on remonte et plus que se temps diminue. La vitesse de la lumière est une constance dans chaque système de référentiel mais pas dans tous les systèmes, cette vitesse peut être comparée à celle d’une tortue relativement à un référentiel plus haut. Si les astrophysiciens constatent, dans des régions éloignées, des jets de matière dont la vitesse s’approche à celle de la lumière, alors quelle serait la vitesse de la lumière dans ses régions ? Ajouté à cela la vitesse de l’expansion de l’Univers, si une vitesse s’accroit depuis l’explosion primordiale, des milliards d’années, alors quelle serait cette vitesse aujourd’hui ?
    Cordialement

    • CERN (Francais) says:

      Bonjour Hamid,

      il m’est impossible de répondre à tous les points que vous soulevez, surtout dans le deuxième paragraphe, car vous faites une suite d’assertions qui ne sont en rien vérifiées. Je ne peux répondre car vos points reposent tous sur des faits pas forcément établis. Il est clair que vous avez une vision bien précise des choses, vision que nous ne partageons pas nécessairement.

      En revanche, je suis tout à fait d’accord avec vous quand vous dites qu’on a pas un modèle complet qui nous permette d’expliquer tout le contenu de notre univers. En effet, le modèle standard n’explique que 4% de la matière que l’on trouve dans l’univers, soit la matière dont nous et toutes les étoiles et galaxies sommes faits. C’est exactement pour cela qu’on continue à chercher, bien au-delà du boson de Higgs, pour expliquer ce qu’est la matière noire entre autres choses. On semble avoir maintenant une excellente idée sur comment notre monde de matière fonctionne mais il nous faut maintenant percer le mystère de la matière noire.

      Espérons que certains éléments de réponses nous seront bientôt fournis grâce aux expériences du LHC.

      Pauline

  3. Hamid Fadel says:

    Bonjour Pauline,
    Je vous remercie de votre réponse et je vous demande de me laisser un peux de temps pour mettre en évidence, d’après le modèle que j’ai entre les mains, les possibilités éventuelles liées au mystère de la matière noire.
    Cordialement votre. Hamid

    • CERN (Francais) says:

      Rebonjour Hamid,

      des centaines, sinon des milliers de personnes travaillent sur ce sujet depuis des années tout en analysant des tonnes de données récoltées par des dizaines d’expériences différentes. Si vous pensez détenir la clé du problème, pourquoi ne pas publier vos travaux dans les archives de la physique: http://arxiv.org/

      Là, tous ceux et celles travaillant sur le sujet pourrons voir vos travaux et les commenter. Mon site n’est qu’un blog destiné au grand public. Vous perdriez votre temps à y présenter vos travaux. Et je ne serai probablement pas en mesure de juger de la pertinence de vos idées

      Bonne chance, Pauline

  4. Hamid Fadel says:

    Bonjour Pauline,
    J’aimerai mettre au point un détail en ce qui concerne le deuxième paragraphe de mon dernier commentaire. En effet, après avoir relu votre réponse je crois que vous ne m’aviez pas entièrement compris, les points que je soulève ne sont pas indépendants l’un de l’autre, l’espace temps et la vitesse de la lumière sont deux notions inséparables. Lorsque l’espace s’allonge la vitesse augmente inéluctablement, c’est pour cela que la vitesse de l’expansion de l’Univers s’accroît quant l’espace s’allonge. L’Univers est fait d’une suite de référentiels quantifiés allant de l’intervalle unité jusqu’à l’infini, un électron lorsqu’il passe de K à L n’a pas la même vitesse que de L à M et ainsi de suite. Plus qu’un électron absorbe de l’énergie et plus que sa vitesse augmente jusqu’à s’approcher de la vitesse de la lumière dans notre système de référentiel et qui ne peut dépasser, mais dans des référentiels plus haut l’électron peut atteindre des vitesses énormes. Et tout ce qu’on a dit à propos de la vitesse et vrai aussi pour la masse, les deux notions déterminent deux fonctions parallèles.
    Cordialement votre. Hamid

  5. Hamid Fadel says:

    Rebonjour Pauline,
    Excusez moi, votre dernier commentaire m’est apparu que lorsque j’ai cliqué sur submit comment de mon dernier commentaire. Vous avez tout à fait raison en me conseillant de publier mes travaux dans les archives de la physique, mais il y un problème. Premièrement, l’anglais me fait défaut je n’ai pas étudié cette langue, et puis toutes mes études je l’ai est entrepris de façon indépendantes, loin des universités et des centres de recherches, une passion, quelque chose à l’intérieur de moi que je peux expliquer. J’ai élaboré tout une structure qui apporte la réponse à toutes les questions mais le problème que mon langage est différent, comment expliquer une nouvelle théorie qui ne se repose sur aucune théorie existante. Mon âge est avancé, mais je compte me sacrifier en refaisant mes études universitaires afin de proposer les choses comme il se doit.
    Adieux. Hamid

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