L'antimatière est une étrange bête. Les physiciens pensent que pour chaque particule qui existe dans notre univers, il existe une antiparticule identique mais de charge opposée. Mais lorsque l’antimatière rencontre la matière, les deux particules sont annihilées dans un éclair d’énergie. Cela nous amène à une énigme délicate: si la matière et l’antimatière ont toutes deux été produites en quantités égales par le Big Bang, pourquoi y a-t-il aujourd’hui autant de matière autour de nous et si peu d’antimatière ?
L'antimatière est présente naturellement dans les processus radioactifs, comme lorsque le potassium 40 se désintègre. Dans un délicieux factoïde, Le chercheur du CERN Marco Gersabeck écrit cela signifie que « votre banane moyenne (qui contient du potassium) émet un positron toutes les 75 minutes ». Mais dans l’ensemble, nous avons observé beaucoup plus de matière dans l’univers que d’antimatière.
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Un nouveau expérience du CERN
pourrait détenir la réponse à cette énigme qui dure depuis des décennies. Des expériences ont montré que des particules comme les mésons, constitués d'un quark et un anti-quark peuvent se transformer spontanément en anti-mésons, et vice versa – mais ce processus se produit davantage dans un sens que dans l’autre. Les anti-quarks sont plus susceptibles de se transformer en quarks que les quarks ne le sont en anti-quarks, ce que les physiciens appellent un Violation du CP. Au fil du temps, cela signifie que davantage de matière s’accumule dans l’univers.Ces asymétries, comme on les appelle, ont été observées dans plusieurs types de quarks. Au total, il existe six types ou « saveurs » de quark (haut, bas, haut, bas, étrange et charme) et des asymétries ont déjà été observées dans les quarks étranges et bottom, tous deux négativement accusé. Les travaux théoriques indiquent que le seul type de quarks chargés positivement qui devraient présenter une asymétrie sont les quarks charmés, bien que l'effet soit très faible et donc difficile à observer.
La nouvelle expérience a porté sur des particules appelées Mésons D qui sont constitués de quarks charmés. Les scientifiques ont pu observer l'asymétrie des mésons D en observant les particules créées lors des collisions dans le Grand collisionneur de hadrons (LHC). Ils ont examiné l’ensemble des données des sept années d’exploitation du LHC entre 2011 et 2018 et vérifié les désintégrations des mésons D et des mésons anti-D. Ils ont découvert des différences minimes mais statistiquement significatives entre les deux, fournissant ainsi la première preuve d'asymétrie dans les quarks charmés.
Il est possible que l’asymétrie observée ici ne soit pas due au même mécanisme que l’asymétrie des quarks étranges et bottom. Mais même ainsi, cela resterait une découverte passionnante, car elle soulève la possibilité d’autres types d’asymétries matière-antimatière.
« Ce résultat constitue une étape importante dans l'histoire de la physique des particules », a déclaré Eckhard Elsen, directeur de la recherche et du calcul au CERN, dans un communiqué. déclaration. « Depuis la découverte du méson D il y a plus de 40 ans, les physiciens des particules soupçonnent que la violation de CP se produit également dans ce système, mais ce n'est que maintenant, en utilisant essentiellement l'ensemble des données collectées par l'expérience, que la collaboration LHC a enfin pu observer le phénomène. effet.”
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