Si vous pensiez que des découvertes quantiques devraient attendre que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) soit réactivé en 2009, vous vous trompez. Il semblerait que l'accélérateur de particules Tevatron du Fermilab à Batavia, Illinois, ait découvert…
…quelque chose.
Les scientifiques du Tevatron hésitent à saluer les nouveaux résultats du Collider Detector du Fermilab (CDF) comme une «nouvelle découverte» car ils ne sait pas ce que leurs résultats suggèrent. Lors des collisions entre protons et anti-protons, le CDF surveillait la désintégration des quarks inférieurs et des anti-quarks inférieurs en muons. Cependant, les scientifiques de CDF ont découvert quelque chose d'étrange. Trop les muons étaient générés par les collisions, et les muons étaient surgissant à l'extérieur du tube de faisceau…
Le Tevatron a été ouvert en 1983 et est actuellement l'accélérateur de particules le plus puissant au monde. Il est le seul collisionneur capable d'accélérer les protons et les anti-protons à des énergies de 1 TeV, mais il sera dépassé par le LHC lorsqu'il entrera enfin en service au début de l'année prochaine. Une fois le LHC mis en ligne, la flamme sub-atomique sera transmise à l'accélérateur européen et le Tevatron sera prêt pour le déclassement dans le courant de 2010. Mais avant que cette puissante installation ne ferme, elle continuera de sonder la matière pendant encore un petit moment.
Lors de récentes expériences de collision de protons, les scientifiques utilisant le CDF ont commencé à voir quelque chose qu'ils ne pouvaient pas expliquer avec notre compréhension actuelle de la physique moderne.
Les collisions de particules se produisent à l'intérieur du «tuyau de faisceau» de 1,5 cm de large qui collimate les faisceaux de particules relativistes et les concentre sur un point où la collision se produit. Après la collision, les projections de particules résultantes sont détectées par les couches électroniques environnantes. Cependant, l'équipe CDF a détecté trop de muons générés après la collision. De plus, les muons étaient générés inexplicablement à l'extérieur le tube de faisceau sans traces détectées dans les couches les plus intérieures des détecteurs CDF.
Le porte-parole de la CDF, Jacobo Konigsberg, tient à souligner que davantage d'enquêtes doivent être effectuées avant qu'une explication puisse être trouvée. "Nous n’avons pas exclu une explication banale à cela, et je tiens à le dire très clairement," il a dit.
Cependant, les théoriciens ne sont pas si réservés et sont très enthousiasmés par ce que cela pourrait signifier pour le modèle standard des particules subatomiques. Si la détection de ces muons en excès s'avère correcte, la particule «inconnue» a une durée de vie de 20 picosecondes et a la capacité de parcourir 1 cm, à travers le côté du tube de faisceau, puis de se désintégrer en muons.
Dan Hooper, un autre scientifique du Fermilab, souligne que s'il s'agit vraiment d'une particule inconnue auparavant, ce serait une énorme découverte. "Un centimètre est un long chemin à parcourir pour la plupart des types de particules avant de se décomposer," dit . "Il est trop tôt pour en dire long. Cela étant dit, s’il s’avère qu’une nouvelle particule de "longue durée de vie" existe, ce serait très important.”
Neal Weiner de l'Université de New York est d'accord avec Hooper. "Si c'est vrai, c'est juste incroyablement excitant," il dit. "Ce serait une indication de la physique peut-être encore plus intéressante que nous ne l'avions deviné auparavant.”
Les accélérateurs de particules ont une longue histoire de production de résultats inattendus, cela pourrait peut-être être un indicateur d'une particule qui a déjà été négligée, ou plus intéressant, non prévu. Naturellement, les scientifiques postulent rapidement que la matière noire pourrait être derrière tout cela.
Weiner, avec sa collègue Nima Arkani-Hamed, a formulé un modèle qui prédit l'existence de particules de matière noire dans l'Univers. Dans leur théorie, les particules de matière noire interagissent entre elles via des particules porteuses de force d'une masse d'environ 1 GeV. Les muons CDF générés à l'extérieur du tube de faisceau ont été calculés comme étant produits par une particule parent en décomposition «inconnue» d'une masse d'environ 1 GeV.
La comparaison est frappante, mais Weiner souligne rapidement que davantage de travail est nécessaire avant que les résultats du CDF puissent être liés à la matière noire. "Nous essayons de comprendre cela," il a dit. "Mais je serais excité par les données CDF.”
Peut-être n’avons-nous pas à attendre le LHC, une nouvelle physique pourrait être découverte avant même que le tout nouvel accélérateur du CERN soit réparé…
Source: Nouveau scientifique
