La BELLE physique des particules

Détecteur Belle (Crédit : KEK/Tokio Ohska)

Détecteur Belle (Crédit : KEK/Tokio Ohska)

L’EPFL étudie la physique des particules dans le cadre de l’expérience « Belle », située au Japon. Certaines mesures de mésons B y sont plus aisées qu’au CERN et permettent d’améliorer la précision du modèle standard.

Les mésons B – particules composées de quarks – constituent une sorte de sésame pour la physique fondamentale. Grâce à eux, les physiciens cherchent à comprendre les différences entre matière et antimatière. Si elles avaient été créées en quantités égales lors du Big Bang, elles se seraient alors annihilées. Le surplus de matière est provoqué par la fameuse violation de symétrie CP. Mais dans le modèle standard elle ne suffit pas à expliquer une si grande prédominance de la matière actuellement. L’indispensable affinage des données actuelles pour découvrir d’autres sources de violation CP se fait notamment grâce à l’expérience Belle.

Un travail de bénédictin

Sans atteindre le niveau du CERN, l’énergie des collisions de Belle entre les électrons et leurs antiparticules a été ajustée, afin de produire le maximum de mésons B. De la sorte, il est possible de créer un plus grand nombre de ces produits lourds, en gardant l’avantage lié à la "propreté" de la collision, qui ne produit pas de particules indésirables comme dans des processus plus violents. Disposer d’une plus grande quantité de ces mésons permet de réduire les incertitudes de mesure dans le but de mieux connaître leurs propriétés.

Remi Louvot a participé à ce travail long et fastidieux – il aura fallu près d’un mois de mesures 24h/24 et six mois d’analyses –, qui est indispensable pour permettre de déterminer s’il y une déviation des mésons de type Bs par rapport au modèle standard. « En théorie nous avons toujours des facteurs bien connus, mais il est nécessaire de connaître avec plus de précision les probabilités réelles d’apparition et de désintégration des mésons B. » Constater un nouveau mécanisme de violation de symétrie CP nécessite qu’un événement imprévu puisse clairement se détacher des mesures.

L’examen détaillé des rapports entre les probabilités des désintégrations enfin mieux connues et celles encore à ausculter devrait ouvrir la voie à une meilleure compréhension de mystères liés ni plus, ni moins qu’à l’existence de la matière de l’univers ! Une démarche laborieuse qui semblerait moins attractive. Selon Remi Louvot, « Belle manque de monde pour étudier ce domaine et le méson Bs est assez mal connu. » Pourtant les expériences de Belle ont montré leur utilité, puisqu’elles validé la théorie de la violation CP du modèle standard et ont valu à leurs auteurs le prix Nobel de physique en 2008.

Liens :
http://belle.kek.jp/
http://lphe.epfl.ch/
http://lphe.epfl.ch/louvot/belle/docs/
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/info.pdf