Des physiciens du CERN ont identifié pour la première fois les preuves d’une désintégration de particule extrêmement rare, survenant environ une fois tous les 10 milliards de cas.

Cette avancée, annoncée lors d’un séminaire au CERN, représente un jalon majeur dans la quête pour comprendre les lois fondamentales de l’Univers.

Une quête de 42 ans

Cette observation, réalisée par la collaboration internationale LHCb, marque l’aboutissement de plus de quatre décennies de recherches. L’événement concerne la désintégration d’un méson beauté neutre, appelé Bd ou B0, en deux muons, des particules apparentées aux électrons mais environ 200 fois plus massives.

Alors que le Modèle Standard de la physique des particules prédit que cette transformation survient une fois pour chaque 10 milliards de désintégrations de mésons B, les chercheurs ont enfin pu isoler un signal probant.

Les chercheurs ont atteint un niveau de signification statistique de 3,2 écarts-types, ou « 3,2 sigma », en combinant les nouvelles données récoltées en 2024 et 2025 avec celles accumulées lors des campagnes précédentes entre 2011 et 2018. Les physiciens traquent cette désintégration depuis plus de quarante ans, a déclaré Marco Santimaria, qui a co-dirigé l’équipe d’analyse internationale.

L’accès au « zeptoverse »

La découverte a été rendue possible grâce à une mise à niveau majeure du détecteur LHCb, qui permet désormais d’enregistrer des collisions à un rythme pouvant atteindre cinq fois son rythme précédent.

Le Dr Harry Cliff, chercheur à l’Université de Cambridge ayant dirigé l’analyse des données, souligne l’importance de cette avancée : Nous frappons à la porte de ce zeptoverse, a-t-il affirmé.

Et ce que nous voulons faire maintenant, c’est entrer, explorer et découvrir quelles nouvelles particules nous y attendent. Et pour ce faire, ce dont nous avons besoin, c’est de plus de données. Niladri Sahoo, physicien des particules à l’Université de Birmingham et responsable du groupe de travail sur les désintégrations très rares de LHCb, précise que ces résultats offrent un nouveau test puissant du Modèle Standard et une fenêtre sur une potentielle nouvelle physique.

Photo : BBC

Technologie et précision britannique

Positionné à seulement cinq millimètres des faisceaux du Grand collisionneur de hadrons (LHC), il permet de localiser avec une précision extrême le point de production et de désintégration des particules. Le professeur Chris Parkes, chef du département de physique et d’astronomie de l’Université de Manchester, a dirigé la collaboration LHCb à travers ce projet de construction de quinze ans, impliquant 1 900 collaborateurs internationaux.

Le Dr Stefano De Capua, également de l’Université de Manchester, a ajouté que l’équipe a travaillé avec près de 90 entreprises britanniques pour construire ce détecteur, formant au passage une nouvelle génération de scientifiques. Grâce à l’intégration de techniques d’apprentissage automatique, les chercheurs ont pu supprimer le bruit de fond massif qui masquait ces désintégrations rares, une prouesse technique nécessaire pour distinguer les muons des autres débris de collision.

Perspectives futures

Bien que les résultats actuels soient conformes aux prédictions du Modèle Standard — qui échoue toutefois à expliquer la matière noire ou l’asymétrie matière-antimatière — la poursuite des recherches est jugée essentielle. Des améliorations supplémentaires du LHC, prévues pour la décennie 2030, devraient multiplier par dix le nombre de collisions, offrant aux physiciens une sensibilité accrue pour chasser ces particules évasives.

Pour le professeur Brian Cox, physicien des particules à l’Université de Manchester, ce résultat illustre la progression constante de la science. C’est un résultat important et un bel exemple de la manière dont la science progresse, a-t-il commenté.