Mystère autour de la durée de vie d'une particule
Publié par Adrien le 12/08/2018 à 00:00
Source: Cristina Agrigoroae - Copyright CERN
Il arrive que, lorsque l'on mesure l'une des propriétés d'une particule, la nouvelle valeur soit, curieusement, très différente de celles obtenues par le passé. Comme elle le rapporte dans un article mis en ligne et soumis à la revue Physical Review Letters, la collaboration LHCb du CERN en a récemment fait l'expérience lorsqu'elle s'est penchée sur la durée de vie (La vie est le nom donné :) d'une particule appelée oméga charmé. En s'appuyant sur des 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...) issues de collisions proton-proton, la collaboration a obtenu un résultat presque quatre fois supérieur aux valeurs observées antérieurement. Pour trouver une explication à cette mystérieuse divergence, LHCb et d'autres expériences prévoient d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8...) et déjà de nouvelles études.


Une collision proton-proton détectée par LHCb cette 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.). (Image: CERN)

L'oméga charmé appartient, au même titre que les protons et les neutrons, à une famille de particules portant le nom de baryons, lesquels sont composés de trois quarks, des particules plus petites. Si les protons sont formés de trois quarks légers, l'oméga charmé, quant à lui, est composé de deux quarks relativement légers et d'un quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants...) charmé, le troisième plus lourd sur les six quarks connus. Et contrairement aux protons, qui sont stables, l'oméga charmé se désintègre en d'autres particules. Les mesures de la durée de vie des particules charmées, et plus généralement de celles contenant des quarks lourds, sont importantes pour la 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 connaissance de la...), car elles permettent de tester les modèles de la chromodynamique quantique (La chromodynamique quantique, acronyme QCD de l'anglais Quantum ChromoDynamics, est une théorie physique qui décrit l’interaction forte, l’une des forces fondamentales. Elle fut proposée en 1973 par H. David Politzer, Frank Wilczek...), théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) décrivant la manière dont les gluons maintiennent les quarks ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...).

La durée de vie de l'oméga charmé avait été mesurée il y a plus de dix ans par les collaborations E687 et FOCUS au Fermilab (États-Unis) et par la collaboration WA89 au CERN. Pour ce faire, les différentes équipes avaient analysé plusieurs dizaines de désintégrations d'omégas charmés qui avaient eu lieu au cours d'expériences consistant à bombarder des noyaux situés sur une cible fixe avec un faisceau de particules. La moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) des valeurs mesurées par ces expériences, qui étaient toutes relativement proches les unes des autres, avait été calculée à 69 ± 12 femtosecondes (une femtoseconde équivaut à un millionième de milliardième de seconde).

La nouvelle mesure effectuée par LHCb a été réalisée à partir des données issues de collisions proton-proton comprenant environ 1 000 désintégrations d'omégas charmés. Pour déterminer la durée de vie de ces derniers, les scientifiques de LHCb ont comparé ces désintégrations à celles d'autres particules dont la durée de vie est connue avec une grande précision. Cette même méthode a par ailleurs récemment été utilisée par la même équipe pour déterminer la durée de vie d'une particule " doublement charmée ". La durée de vie de l'oméga charmé a ainsi été mesurée à 268 ± 26 femtosecondes, un résultat bien plus élevé que la moyenne des valeurs précédentes.

Aucune des valeurs relevées n'entre néanmoins en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) avec les estimations théoriques de la durée de vie de l'oméga charmé, qui reposent sur des calculs subtils fondés sur la chromodynamique quantique et dont les résultats ont abouti à des prédictions comprises entre 60 et 520 femtosecondes. Les avis (Anderlik-Varga-Iskola-Sport (Anderlik-Varga-Ecole-Sport) fut utilisé pour désigner un projet hongrois de monoplace de sport derrière lequel se...) sont donc partagés quant à savoir si, au bout du compte, l'ancienne moyenne ou la nouvelle valeur prévaudra. Mais il y a fort à parier que cette divergence incitera les chercheurs à réaliser de nouvelles mesures et également à revoir les estimations théoriques. 
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