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Les excentricités du muon questionnent la physique

L'anneau Muon g-2 au Fermilab | Reidar Hahn/Fermilab

Tout n’est pas bon dans le muon! Certains phénomènes physiques qui impliquent cette particule chargée, cousine plus lourde de l’électron, ne tournent pas rond. C’est la conclusion de l’expérience Muon g-2, menée par plusieurs centaines de chercheurs au FermiLab, aux Etats-Unis. Leurs résultats, publiés dans les Physical Review Letters, suggèrent une faille dans ce qu’on appelle modèle standard, le cadre théorique actuellement en vigueur en physique des particules. Concrètement? Des muons accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière dans un champ magnétique circulaire ne se désintègrent pas tout à fait comme prévu: les muons semblent tourner légèrement plus vite qu’ils ne le devraient.

Pourquoi c’est prometteur. Ces nouveaux résultats confirment des observations faites par des physiciens à New York, déjà en 2006. Mais surtout, ils sont désormais proches du seuil de signification statistique: ils atteignent 4,2 sigmas, ce qui veut dire qu’il n’existe qu’une probabilité de 1/40’000 d’obtenir de tels résultats s’ils n’étaient dus qu’à une qu’une pure coïncidence statistique, ce qu’explique Scientific American. Avant de pouvoir parler de découverte, comme pour le boson de Higgs en 2012 par exemple, les physiciens doivent encore améliorer la précision de leurs observations et atteindre une précision de 5 sigmas, soit réduire cette probabilité à seulement 1/3’500’000, en reproduisant un grand nombre de fois l’expérience.

Quant au modèle standard, on le sait déjà incomplet puisqu’il ne parvient à expliquer la gravitation, force qui domine à l’échelle de l’infiniment grand. C’est en tout cas une période intense pour la physique des particules: fin mars, le CERN dévoilait aussi des résultats contredisant ce cadre théorique, avec une significativité de 3,1 sigmas. Les physiciens sont-ils désormais tout proches de lever enfin le voile sur de nouvelles particules, voire de nouvelles forces fondamentales?

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A lire sur Le Monde, sur Scientific American et sur New Scientist

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