Jusqu’à présent, c’était une supposition. Depuis 2020, de précédentes expériences menées par l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern) prévoyaient une désintégration très rare du kaon, une particule environ 100 fois plus lourde qu’un électron. Désormais, les scientifiques du CERN en sont certains.
Un processus de désintégration qui se produit moins d’une fois sur dix milliards
Fin septembre, des chercheurs annonçaient avoir observé la désintégration d’un kaon positif en un pion positif et un couple neutrino-antineutrino. Il s’agit d’une réaction jugée ultra-rare puisque moins d’une désintégration sur dix milliards se produit de cette manière.
« Ce constat est l’aboutissement d’un projet entamé il y a plus de dix ans. La recherche de phénomènes dont la probabilité d’occurrence est de l’ordre de 10 puissance -11 est à la fois passionnante et difficile. Après un travail ardu et rigoureux, nous avons réussi à observer le processus pour lequel le détecteur NA62 a été conçu et construit.explique Giuseppe Ruggiero, porte-parole de NA62, dans un communiqué.
10 grandes découvertes qui ont fait progresser la science
L’expérience NA62 vise à étudier les désintégrations rares des kaons à l’aide d’un détecteur spécifique. L’objectif est de pouvoir mieux les comprendre afin de vérifier certaines prédictions du Modèle Standard de la physique des particules, notamment dans le domaine des interactions à courte distance.
Une désintégration qui pourrait ouvrir la voie à une nouvelle physique
Pour réaliser ces expériences, des faisceaux de protons de haute intensité sont produits au sein du Super Synchrotron de Protons, un accélérateur de particules. Ils sont ensuite envoyés vers une cible fixe. La collision entraîne la création de près d’un milliard de particules secondaires, dont environ 6 % sont des kaons. La désintégration de ces kaons est ensuite analysée par un détecteur qui identifie les particules produites par leur disparition.
Si l’étude des kaons est si importante, c’est parce qu’ils ont une particularité : ces particules brisent la règle de symétrie parité. Le kaon pourrait ainsi jouer un rôle dans la prédominance de la matière sur l’antimatière dans l’univers. Surtout, la désintégration ultra-rare observée par le CERN est précieuse car elle pourrait ouvrir la voie à une nouvelle physique, allant au-delà du modèle standard.
“La recherche de signes d’une nouvelle physique dans cette désintégration nécessitera davantage de données, mais le résultat d’aujourd’hui constitue déjà un pas en avant et justifie le fort intérêt porté à cette ligne de recherche.”conclut Karim Massri, coordinateur pour la physique au NA62.
