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Des désintégrations rares en vue au LHC

À la recherche d'une nouvelle physique, le Tevatron et des installations spécialisées ont étudié certaines des désintégrations rares du quark bottom. Le Grand collisionneur de hadrons (Large hadron collider, LHC) a généré de grandes quantités de données, qui ont récemment élargi la plage d'énergies accessible.
Des désintégrations rares en vue au LHC
Notamment, le grand nombre de paires quark-antiquark détectées lors des expériences a permis à des scientifiques financés par l'UE d'étudier les courants neutres modifiant la saveur (flavour-changing neutral currents, FCNC) pour explorer de nouveaux modèles de la physique. Initialement, les processus générant de tels courants, comme le mélange particule-antiparticule et les désintégrations rares de mésons, ont eu un rôle majeur dans la construction du modèle standard.

Dans le modèle standard, les courants neutres modifiant la saveur répondent au mécanisme de Glashow-Iliopoulos-Maiani, qui impose leur suppression naturelle, comme observé expérimentalement. Le projet NP IN FCNCS AT LHCB (Exploring new phenomena through flavour changing neutral currents with LHCb) s'est intéressé à leur sensibilité à de nouvelles particules, lourdes, qui peuvent contribuer à ces processus dans le cadre d'extensions du modèle standard.

Les travaux du projet NP IN FCNCS AT LHCB ont notamment porté sur des transitions semi-leptoniques d'un quark bottom vers un quark strange et deux muons, tous accessibles par le LHC. Les scientifiques ont utilisé l'ensemble des données obtenues lors des collisions entre protons enregistrées lors du Run 1 du LHC, pour déterminer un nouvel ensemble de valeurs concernant l'analyse angulaire de désintégrations rares de mésons B neutres.

Les résultats ont soulevé un grand intérêt chez les physiciens, car l'un des angles observés diffère de sa prévision par le modèle standard. L'écart est globalement de 3,4 déviations standard. La détermination simultanée de ces valeurs a permis de calculer des corrélations entre les quantités mesurées.

Les scientifiques ont utilisé ces observations pour rechercher des accords avec des modèles théoriques. Cette étape était essentielle pour déterminer si le modèle standard suffisait à expliquer les écarts. Ceci a aussi mis en évidence les extensions qu'il faudrait apporter à une théorie qui a jusqu'ici expliqué quasiment tous les résultats des expériences, et prévu une grande variété de phénomènes physiques.

Les chercheurs de NP IN FCNCS AT LHCB ont aussi conduit l'analyse angulaire des phénomènes observés lors de la désintégration extrêmement rare du méson B strange (composé d'un antiquark bottom et d'un quark strange) vers deux muons. Les observations de ces désintégrations rares soulèvent la possibilité d'extensions de la physique. Elles ont été publiées dans des revues prestigieuses à comité de lecture.

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Mots-clés

Désintégrations rares, nouvelle physique, courants neutres modifiant la saveur, modèle standard, NP IN FCNCS AT LHCB