À l’intérieur de la découverte qui pourrait changer la physique des particules

Une particule subatomique appelée muon est plus magnétique qu’elle ne devrait l’être – voici ce que cela pourrait signifier.

Une équipe internationale de scientifiques a rapporté que quelque chose n’est pas comme il devrait l’être avec une minuscule particule subatomique. Si cette découverte tient, elle a le potentiel d’ouvrir grand les portes de la physique moderne.

L’enfant à problèmes est une particule appelée le muon, un cousin plus lourd et plus sombre de l’électron. Ils ne durent que des millionièmes de seconde avant de se décomposer et de se décomposer. Aussi éphémères que soient les muons, les physiciens peuvent en générer des millions en brisant d’autres particules ensemble dans des installations comme le Grand collisionneur de hadrons du CERN.

Aujourd’hui, les physiciens des particules du Fermilab dans la banlieue de Chicago ont trouvé des preuves que les muons sont plus fortement magnétiques que les scientifiques ne l’avaient prédit. Cela peut sembler un détail obscur, mais cela signifie que les muons violent les lois fondamentales de la physique des particules, comme dicté par ce qu’on appelle le modèle standard.

Le modèle standard est le cœur battant de la physique des particules depuis environ un demi-siècle. Il jette les bases quantiques pour que les scientifiques comprennent et relient ce qu’ils pensent être les particules les plus fondamentales de l’univers : le muon, l’électron, le photon et le boson de Higgs semi-légendaire , ainsi que 13 autres.

Le modèle standard a surtout résisté à l’examen, mais il y a quelques failles dans l’armure du modèle, des questions sans réponse qui flottent dans l’esprit des physiciens depuis des décennies. Les masses de quelques particules ne correspondent pas à ce que le modèle prédit. Cela ne nous montre pas non plus comment fonctionne la gravité ni ne rend compte de la matière noire ou de l’énergie noire, laissant d’énormes morceaux de la composition de l’univers un mystère. Cela n’explique pas non plus pourquoi l’univers a de la matière.

C’est pourquoi certains physiciens des particules pensent maintenant – ou, du moins, espèrent – ​​que cette inadéquation des muons pourrait s’avérer le premier coup mortel porté au modèle standard.

“C’est une preuve solide que le muon est sensible à quelque chose qui n’est pas dans notre meilleure théorie”, a déclaré Renee Fatemi, physicienne à l’Université du Kentucky et membre de l’équipe de recherche, dans un communiqué .

Cette découverte est annoncée depuis un certain temps. Dans les années 1990, des scientifiques du Brookhaven National Laboratory à Long Island ont commencé à tirer des muons autour d’un anneau magnétique afin d’examiner son moment dipolaire magnétique, qui est une mesure du minuscule champ magnétique que la particule transporte intrinsèquement. Ils ont découvert que le moment dipolaire magnétique ne correspondait pas à ce que le modèle standard avait prédit.

C’était une piste alléchante, mais lorsque le financement de l’expérience s’est tari, les scientifiques n’ont pas pu la poursuivre. Ils devraient attendre les années 2010, lorsque l’anneau magnétique a été déplacé, littéralement, à plusieurs centaines de kilomètres à l’ouest du Laboratoire Fermi. Là, des centaines de scientifiques travaillant ensemble du monde entier ont confirmé conjointement ce que leurs homologues de Brookhaven ont découvert : le moment dipolaire magnétique du muon va à l’encontre du modèle standard.

Il est trop tôt pour comprendre les implications. Premièrement, les scientifiques doivent reproduire les résultats ; ce que les chercheurs du Fermilab ont découvert a environ une chance sur 40 000 d’être un bruit aléatoire. C’est incroyablement peu probable, bien sûr, mais c’est bien en deçà du 1 sur 3,5 millions qui est standard en physique des particules. Il y aura peut-être plus de résultats à venir : les chercheurs du Fermilab disent qu’ils ont analysé en profondeur moins de six pour cent des données qu’ils ont collectées.

Tous les scientifiques ne pensent pas que les muons révolutionneront la physique des particules. Mais beaucoup, y compris certains des chercheurs du Fermilab, soupçonnent que l’écart est le résultat d’une force inconnue interagissant avec les muons. Si tel est le cas, il annonce hardiment une physique nouvellement découverte qui va bien au-delà du modèle standard.

Même si le modèle standard ne fait pas partie du passé, cette découverte de muons pourrait être la rampe de lancement de nouvelles découvertes qui aideront à comprendre comment et pourquoi l’univers fonctionne comme il le fait.

Leave a comment