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Posté par Michel le Mardi 09/10/2012 à 00:00
Est-ce un triangle ?
Dans la théorie du Modèle standard, la masse, les interactions et l'état physique des quarks - constituants fondamentaux de la matière - sont décrits mathématiquement par une matrice appelée « matrice de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa » (matrice CKM). La matrice compte parmi ses paramètres trois angles. Si la somme de ces trois angles n'est pas égale à 180°, c'est peut-être le début d'une nouvelle physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...).


Un événement LHCb typique, pendant la récente exploitation proton-ion plomb.
L'expérience LHCb du CERN a mesuré avec précision pour la première fois auprès d'un collisionneur (Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires.) de hadrons l'un des trois angles de la matrice CKM - l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) « gamma » - celui dont la mesure présentait jusqu'ici la plus grande incertitude.

Tout réside dans les angles: si, dans une figure géométrique, la somme des angles n'est pas égale à 180°, c'est qu'il ne s'agit pas d'un triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points et par les trois segments qui les relient. La dénomination de...). Et, dans le cas de la matrice CKM, nous sommes peut-être en présence d'une physique au-delà du Modèle standard. Des expériences menées dans des usines à B ont mesuré les trois angles - alpha, beta (Le genre Beta appartient à la famille des Chénopodiacées, tribu des Cyclolobae.) et gamma - mais, compte tenu en particulier de la grande incertitude de la mesure de gamma, les contraintes sur l'existence d'une nouvelle physique sont encore loin d'être fiables.

Après avoir passé plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) à analyser finement les données qu'elle avait recueillies en 2011, la collaboration LHCb a pu améliorer la mesure de précision de l'angle gamma, et atteindre ainsi une précision égalant celle des expériences menées auprès des usines à B, ce qui a permis d'obtenir de nouvelles informations cruciales pour l'ajustement global des paramètres CKM.

Les données obtenues sont le résultat d'une analyse complexe (voir plus bas) reposant sur l'étude de diverses désintégrations de la particule beta. « Les expériences menées précédemment dans les usines à B n'avaient étudié que certains des modes de désintégration de B possibles. Durant cette première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :), nous avons déjà pris en compte dans notre analyse trois modes de désintégration différents, explique Pierluigi Campana, porte-parole de LHCb. Nous devrions prochainement être en mesure d'intégrer de nouveaux modes et, d'ici à la fin de l'année prochaine, nous comptons achever l'analyse des données de 2012, dont la collecte est encore en cours. »


Graphique de LHCb montrant le niveau de confiance du signal en fonction de gamma
pour la combinaison (Une combinaison peut être :) des modes B -> DK. Le pic donne la valeur centrale mesurée;
la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la...) de la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les...) indique l'erreur.


Angles, voies et désintégrations

Selon les lois de la physique quantique, les particules peuvent se désintégrer pour atteindre le même état final, mais par des voies différentes. La probabilité de ces modes de désintégration est directement liée à la manière dont les quarks se mélangent et interagissent les uns avec les autres lors de la transition. Les différentes voies sont mathématiquement liées à l’angle ? par un facteur que les physiciens appellent « interférence ». Grâce à la précision de son détecteur et à l’excellente performance du LHC, la collaboration LHCb a pu détecter les différents modes de désintégration de la particule B avec des statistiques (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de données...) élevées et, ainsi, une grande précision. À partir uniquement des résultats de la désintégration B -> DK, on a pu déterminer une valeur non ambiguë du meilleur ajustement, à savoir gamma = (71,1 +16,6-15,7) °.

Par ailleurs, pour la première fois, les données des désintégrations B -> Dpi ont été incluses dans une combinaison. Lorsque ces données sont incluses, la valeur du meilleur ajustement devient: gamma = 85,1 °, et les intervalles de valeurs autorisés sont [61,8; 67,8] ° ou [77,9; 92,4] ° pour un degré de confiance de 68 %.


Pour plus d'informations sur ce sujet, visitez la page web (Une page Web est une ressource du World Wide Web conçue pour être consultée par des visiteurs à l'aide d'un navigateur Web. Elle a une adresse Web. Techniquement, une page Web est souvent constituée d'un...) de LHCb.

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Source: Antonella Del Rosso - Copyright CERN
 
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