La collaboration LHCb, au CERN, a observé pour la première fois une asymétrie entre matière et antimatière connue appelée «violation de CP». Ce résultat présenté jeudi lors des traditionnelles Rencontres de Moriond à La Thuile, dans le Val d'Aoste (I), devrait faire date dans les manuels de physique des particules.

«Ce résultat est un jalon dans l'histoire de la physique des particules. Depuis la découverte du méson D, il y a plus de 40 ans, les physiciens des particules pressentaient que la violation de CP avait lieu également dans ce système, mais ce n'est que maintenant, en utilisant la quasi-totalité des données collectées par l'expérience, que la collaboration LHCb a enfin pu observer cet effet», explique Eckard Elsen, directeur de la recherche et de l'informatique au CERN, cité dans un communiqué.

Observé dans les années 1960

Le terme violation de CP fait référence à la transformation qui échange une particule avec l'image miroir de son antiparticule. On sait que les interactions faibles du Modèle standard de la physique provoquent une différence entre le comportement de certaines particules et celui de leurs partenaires de CP, et cette asymétrie est appelée violation de CP.

Cet effet a été observé pour la première fois dans les années 1960, au Laboratoire de Brookhaven (États-Unis), avec des particules appelées mésons K neutres. En 2001, des expériences menées aux laboratoires SLAC (États-Unis) et KEK (Japon) ont également observé ce phénomène avec des mésons neutres B. Ces découvertes ont été à l'origine de l'attribution de deux prix Nobel, l'un en 1980 et l'autre en 2008.

Phénomène essentiel

La violation de CP est un phénomène essentiel dans notre Univers, car il est nécessaire pour donner naissance aux processus qui, après le Big Bang, ont été à l'origine de la prépondérance de la matière par rapport à l'antimatière que nous observons dans l'Univers actuel.

La valeur de la violation de CP observée jusqu'ici dans les interactions du Modèle standard est toutefois trop faible pour expliquer le déséquilibre actuel entre matière et antimatière, ce qui laisse imaginer l'existence de sources supplémentaires, encore inconnues, de violation de CP. La découverte de la violation de CP dans le cas de ce méson D ajoute de nouveaux éléments à l'étude de ces questions.

Afin d'observer cette asymétrie de CP, les scientifiques du CERN ont analysé l'ensemble des données fournies entre 2011 et 2018 par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) à l'expérience LHCb. Cet échantillon d'un volume sans précédent a permis d'obtenir un résultat significatif de 5,3 écarts-types, supérieur au seuil de 5 écarts-types utilisé par les physiciens des particules pour valider une découverte.

ats