Les Physiciens Viennent De Mesurer L'Une Des Quatre Forces Fondamentales De La Nature. Maintenant, Ils Sont Dégoutés.

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La mesure la plus précise jamais réalisée de la force faible ne montre aucun signe de nouvelle physique.

Une autre victoire pour le modèle standard, la théorie remarquablement réussie qui décrit la façon dont toutes les particules fondamentales connues interagissent.

Les physiciens ont fait la mesure la plus précise à ce jour de la force de la force faible - l'une des quatre forces fondamentales de la nature - agissant sur le proton.

Les résultats, publiés aujourd'hui (9 mai) dans la revue Nature, sont exactement ce que prédit le modèle standard. Ils portent un coup supplémentaire aux efforts des physiciens pour trouver des failles dans la théorie et découvrir une nouvelle physique qui pourrait expliquer ce qu'est la matière noire et l'énergie noire.. [Quarks et muons étranges, oh mon dieu! Les plus petites particules de la nature disséquées]

Malgré ses succès, le modèle standard est incomplet. Cela n'explique pas la matière noire et l'énergie noire, qui ensemble peuvent représenter plus de 95% de l'univers et n'ont pourtant jamais été observées directement. La théorie n’intègre pas non plus la gravité et n’explique pas pourquoi l’univers contient plus de matière que l’antimatière.

Test du modèle standard

Une façon de parvenir à une théorie plus complète consiste à tester ce que dit le modèle standard à propos de la force faible, responsable de la désintégration radioactive, qui permet les réactions nucléaires qui gardent le soleil et dirigent les centrales nucléaires. La force des interactions de la force faible dépend de la charge dite faible d'une particule, tout comme la force électromagnétique dépend de la charge électrique et que la gravité dépend de la masse.

L'expérience Q-faible, un effort pluriannuel impliquant plus de 100 scientifiques de plus de 20 institutions, visait à mesurer la charge faible du proton pour la première fois.

"Nous espérions juste que ce serait un moyen de trouver une faille dans le modèle standard", a déclaré Greg Smith, physicien au Jefferson National Accelerator Facility en Virginie et responsable de projet pour l'expérience Q-faible.

Les chercheurs ont soufflé des faisceaux d’électrons dans une piscine de protons. Les spins des électrons étaient soit parallèles, soit anti-parallèles au faisceau. Lors de la collision avec les protons, les électrons se disperseraient, principalement en raison d'interactions impliquant la force électromagnétique. Mais pour chaque tranche de 10 000 ou 100 000 dispersions, a déclaré Smith, il en est arrivé une via la force faible.

Contrairement à la force électromagnétique, la force faible n'obéit pas à la symétrie miroir, ni à la parité, comme l'appellent les physiciens. Ainsi, lorsqu’il interagit avec la force électromagnétique, un électron se disperse de la même manière, quelle que soit sa direction de spin. Mais lors de l'interaction via la force faible, la probabilité que l'électron se disperse dépend très légèrement du fait que le spin est parallèle ou anti-parallèle, par rapport à la direction dans laquelle l'électron se déplace.

Au cours de l'expérience, le faisceau alternait entre des électrons de déclenchement à spins parallèles et anti-parallèles environ 1 000 fois par seconde. Les chercheurs ont constaté que la différence de probabilité de diffusion n'était que de 226,5 parties par milliard, avec une précision de 9,3 parties par milliard. Cela équivaut à constater que deux monts Everests, par ailleurs identiques, diffèrent en hauteur par l'épaisseur d'une pièce d'un dollar - avec une précision allant jusqu'à la largeur d'un cheveu humain.

"Il s'agit de l'asymétrie la plus petite et la plus précise jamais mesurée dans la diffusion d'électrons polarisés provenant de protons", a déclaré Peter Blunden, physicien à l'Université du Manitoba au Canada, qui n'a pas participé à l'étude. La mesure, a-t-il ajouté, est une réalisation impressionnante. De plus, cela montre que, dans la chasse à la nouvelle physique, ces expériences relativement peu énergivores peuvent concurrencer de puissants accélérateurs de particules comme le Large Hadron Collider près de Genève, a déclaré Blunden.

Même si la faible charge du proton s'est avérée être à peu près ce que le modèle standard avait annoncé, tout espoir n'est pas perdu pour la découverte de nouvelles données physiques un jour. Les résultats limitent simplement à quoi cette nouvelle physique pourrait ressembler. Par exemple, a déclaré Smith, ils excluent les phénomènes impliquant des interactions électron-proton qui se produisent à des énergies inférieures à 3,5 volts téraélectroniques.

Pourtant, cela aurait été beaucoup plus excitant s'ils avaient trouvé quelque chose de nouveau, a déclaré Smith.

"J'ai été déçu", a-t-il déclaré à WordsSideKick.com. "J'espérais quelques déviations, certains signaux. Mais d'autres personnes ont été soulagées de constater que nous n'étions pas si loin de ce que prédit le modèle standard."

Publié à l'origine sur WordsSideKick.com.


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