juillet 1, 2022

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Une mesure inattendue de bosons menace le modèle standard de la physique

Après une décennie de mesures précises, les scientifiques ont annoncé jeudi que la particule fondamentale – W boson Elle a une masse bien plus importante que la théorie, ce qui ébranle les fondements de notre compréhension du fonctionnement de l’univers.

Ces fondations reposent sur Forme standard En physique des particules, c’est la meilleure théorie dont disposent les scientifiques pour décrire les éléments constitutifs de base de l’univers et les forces qui les contrôlent.

Le boson W régit la force dite faible, l’une des Quatre forces fondamentales Nature, et donc un pilier du Modèle Standard.

Mais une nouvelle recherche Publié dans à savoir Il a dit que la mesure plus précise faite pour W Boson contredit directement les prédictions du modèle.

Ashutosh Kotwal, le physicien de l’Université Duke qui a dirigé l’étude, a déclaré à l’AFP que le résultat a pris plus de 400 scientifiques sur 10 ans pour examiner quatre millions de bosons candidats à partir « d’un ensemble de données d’environ 450 000 milliards de collisions ».

Ces collisions – qui se sont produites en écrasant des particules à des vitesses vertigineuses à étudier – ont été faites par Collisionneur Tévatron dans l’État américain de l’Illinois.

L’accélérateur de particules était le plus puissant du monde jusqu’en 2009, date à laquelle il l’a remplacé Grand collisionneur de hadrons Près de Genève, célèbre pour l’observation le boson de Higgs Après quelques années.

Le Tevatron a cessé de fonctionner en 2011, mais les scientifiques du Collider Detector du Fermilab (CDF) calculent les chiffres depuis lors.

Diagramme montrant les particules fondamentales du modèle standard. (Alerte scientifique)

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Les « fissures » du modèle

Le modèle standard est « probablement la théorie scientifique la plus réussie jamais écrite », a déclaré Harry Cliff, physicien des particules à l’Université de Cambridge qui travaille au Large Hadron Collider.

« Il peut faire des prédictions incroyablement précises », a-t-il déclaré. Mais si ces prédictions s’avèrent fausses, non seulement le modèle peut être modifié.

« C’est comme un château de cartes, vous en tirez tellement un morceau, tout s’effondre », a déclaré Cliff à l’AFP.

Le modèle standard n’est pas sans problèmes.

Par exemple, ne tient pas compte matière noirequi avec énergie noire On pense qu’il représente 95% de l’univers. Il dit aussi que l’univers n’a pas à exister en premier lieu, parce que le Big Bang Il aurait dû s’exterminer.

De plus, « certaines fissures ont été récemment détectées » dans le modèle, ont déclaré les physiciens dans un communiqué d’accompagnement. à savoir état.

« Dans ce cadre d’indices indiquant qu’il manque des éléments du modèle standard, nous avons fourni un autre élément de preuve très important et quelque peu substantiel », a déclaré Cotwal.

« Il s’agit soit d’une découverte majeure, soit d’un problème dans l’analyse des données », a déclaré Jean Starck, physicien et directeur de recherche à l’Institut français du CNRS, anticipant « une discussion animée dans les années à venir ».

« Des allégations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires », a-t-il déclaré à l’AFP.

‘Grosse affaire’

Les scientifiques du CDF ont déclaré avoir déterminé la masse du boson W avec une précision de 0,01 %, soit deux fois la précision des efforts précédents.

Ils l’ont comparé à un gorille pesant 350 kilogrammes (800 livres) et 40 grammes (1,5 once).

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Ils ont découvert que le boson était différent de la prédiction du modèle standard de sept écarts-types, également appelés sigma.

Cliff a déclaré que si vous deviez lancer une pièce, « les chances d’obtenir un résultat Five Sigma par pure chance sont de une sur trois millions et demi ».

« Si cela est réel, et non un biais systématique ou une incompréhension de la façon dont les calculs sont effectués, c’est un gros problème car cela signifie qu’il existe un nouveau composant fondamental de notre univers que nous n’avons pas découvert auparavant », a-t-il déclaré. .

« Mais si vous allez dire quelque chose d’aussi gros que nous avons cassé le modèle standard de la physique des particules, et qu’il y a de nouvelles particules à découvrir, pour convaincre les gens que vous avez probablement besoin de plus d’une mesure de plus d’une expérience. »

« Il appartient maintenant à la communauté de la physique théorique et à d’autres expériences de suivre cela et de faire la lumière sur ce mystère », a déclaré le porte-parole du CDF, David Tupac.

Et après une décennie de mesures, Kotwal n’a pas encore été réalisé.

« Nous suivons les indices et n’épargnons aucun effort sans le retourner, alors nous découvrirons ce que cela signifie. »

©AFP