Des données enregistrées il y a plus de 30 ans au CERN révèlent aujourd’hui une trace mesurable d’un phénomène quantique fondamental.
Les chercheurs ont réanalysé des collisions produites par DELPHI, l’un des détecteurs de l’ancien collisionneur LEP. Entre 1994 et 1995, des électrons et leurs antiparticules y entraient en collision à une énergie de 91,2 GeV. Cette valeur favorisait la production du boson Z, une particule qui transmet l’une des interactions fondamentales de la matière.
Le détecteur DELPHI du CERN, utilisé sur l’ancien collisionneur LEP.
Source : Anna Pantelia / CERN, CC BY 4.0 via Wikimedia Commons
Le boson Z disparaît presque aussitôt après sa création et donne naissance à d’autres particules. Dans de nombreux cas, il produit des quarks, qui forment ensuite des gerbes de particules chargées. Les chercheurs ont étudié la façon dont ces charges se répartissent selon leur direction autour du point de collision.
Pour comprendre le résultat, il faut regarder une propriété particulière des lois quantiques. Certaines symétries valables dans une description classique ne restent pas exactement conservées après prise en compte des effets quantiques. Les physiciens parlent alors d’« anomalie ». Ici, ce mot ne désigne donc ni une erreur expérimentale, ni un écart au Modèle standard.
Cette anomalie laisse une conséquence très concrète dans les désintégrations du boson Z. Les charges positives et négatives ne se répartissent pas exactement de la même façon vers l’avant et vers l’arrière. Ce déséquilibre était déjà étudié par d’autres méthodes, mais la nouvelle analyse mesure directement le flux de charge selon l’angle.
Le flux total de charge conserve une information directement reliée à la structure électrofaible décrite par le Modèle standard. Les données corrigées des effets du détecteur montrent la modulation angulaire attendue et concordent avec les simulations utilisées par les chercheurs.
Ceci ouvre surtout une nouvelle manière d’exploiter les anciennes données du LEP. Des analyses plus précises sont désormais envisagées, ainsi que des mesures similaires dans de futurs collisionneurs électron-positron.