Événement extrêmement rare observé au CERN, probabilité de 1 sur 100 millions

Au CERN à Genève, l' expérience LHCb a permis d'observer un événement extrêmement rare , dont la probabilité est d'une sur 100 millions : il s'agit de la désintégration d'un baryon sigma-plus , une particule subatomique qui se désintègre en produisant un proton , un antimuon et un muon . Ce résultat, qui confirme la validité du Modèle standard , La recherche, publiée dans la revue Physical Review Letters, bénéficie d'une contribution significative de l'Institut national de physique nucléaire. Elle a été menée par Francesco Dettori, professeur associé de physique expérimentale à l'Université de Cagliari et associé à l'INFN, et Francesca Dordei, chercheuse à la branche de Cagliari de l'INFN, en collaboration avec la branche de Pérouse de l'INFN et l'Université de Saint-Jacques-de-Compostelle. Les baryons sont les particules qui composent le type de matière qui compose l' univers visible . L'étude de leur désintégration est cruciale pour vérifier l'exactitude des prédictions du Modèle standard , qui décrit les particules connues et les forces qui agissent entre elles, et l' existence possible d'indices d'une « nouvelle physique » qui va au-delà du Modèle. « L' étude des désintégrations rares de particules que nous connaissons déjà nous permet de comprendre s'il existe des particules ou des interactions qui nous sont inconnues , car les effets quantiques dus à la présence de ces dernières modifieraient la probabilité de ces désintégrations », observe Dettori . Les premières preuves de l'existence possible de la désintégration baryonique sigma-plus ont été recueillies par l' expérience HyperCP au laboratoire FermiLab de Batavia, aux États-Unis, il y a une vingtaine d'années . Les résultats obtenus à l'époque semblaient indiquer que ce processus pourrait impliquer des phénomènes non prédits par le Modèle standard. Cette hypothèse est désormais réfutée par les données enregistrées par l'expérience LHCb entre 2016 et 2018, issues de la collision de protons dans l'accélérateur du Grand collisionneur de hadrons et traitées à l'aide de techniques avancées d'apprentissage automatique. « Cette fois encore, le Modèle standard a prévalu », commente Dordei. « Les données sont toujours parfaitement conformes à ses prédictions, confirmant son incroyable robustesse, malgré leur développement il y a plusieurs décennies. Mais c'est précisément pour cette raison que nous sommes motivés à aller encore plus loin, à la recherche d'indices de nouvelles interactions dans des phénomènes de plus en plus rares et insaisissables. »