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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...).


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 (Les figures géométriques sont un mode d'expression décoratif développé par les civilisations anciennes, basé sur la répétition de figures et...), 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...). 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 (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle...) plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) à analyser finement les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) 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 (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) prochaine, nous comptons achever l'analyse des données (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces méthodes à donner les liens pouvant...) 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...) 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 (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des...) 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 (En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce...)". Grâce à la précision de son détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) 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 ainsi...) 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 (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) 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...) de LHCb.

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Source: Antonella Del Rosso - Copyright CERN