Une particule de matière un jour, une particule de matière toujours. Ou non. Grâce à une bizarrerie de la physique quantique, quatre particules connues constituées de deux quarks différents, comme le méson D électriquement neutre composé d’un quark charme et d’un antiquark up, peuvent osciller spontanément vers leurs partenaires antimatière et vice versa.
Lors d’un séminaire organisé le 26 mars au CERN, la collaboration LHCb au Grand collisionneur de hadrons (LHC) a présenté les résultats de sa dernière recherche sur l’asymétrie matière-antimatière dans l’oscillation du méson neutre D, qui, s’il était découvert, pourrait aider à faire la lumière sur le mystérieux déséquilibre matière-antimatière dans l’univers.
La force faible du modèle standard de la physique des particules induit une asymétrie entre matière et antimatière, connue sous le nom de violation CP, dans les particules contenant des quarks. Cependant, ces sources de violation de CP sont difficiles à étudier et insuffisantes pour expliquer le déséquilibre matière-antimatière dans l’univers, ce qui conduit les physiciens à rechercher de nouvelles sources et à étudier mieux que jamais celles connues.
Dans leur dernière tentative, les chercheurs du LHCb ont retroussé leurs manches pour mesurer avec une précision sans précédent un ensemble de paramètres qui déterminent l’oscillation matière-antimatière du méson neutre D et permettent de rechercher la violation jusqu’ici inobservée mais prévue de CP dans l’oscillation.
La collaboration avait déjà mesuré le même ensemble de paramètres, liés à la désintégration du méson neutre D en un kaon chargé positivement et un pion chargé négativement, en utilisant l’ensemble de données complet de la première exploitation du LHC et un ensemble de données partiel de Exécutez 2.
Cette fois-ci, l’équipe a analysé l’ensemble des données du Run-2 complet et, en combinant le résultat avec celui de son analyse précédente, à l’exclusion de l’ensemble de données partiel du Run-2, elle a obtenu les mesures les plus précises des paramètres à ce jour : le résultat global. l’incertitude de mesure est 1,6 fois inférieure à la plus petite incertitude obtenue auparavant par LHCb.
Les résultats sont cohérents avec les études précédentes, confirmant l’oscillation matière-antimatière du méson neutre D et ne montrant aucune preuve de violation de CP dans l’oscillation. Les résultats appellent à de futures analyses de cette désintégration et d’autres désintégrations du méson D neutre en utilisant les données du troisième exploitation du LHC et sa mise à niveau prévue, le LHC à haute luminosité.
D’autres désintégrations de mésons D neutres intéressantes incluent la désintégration en une paire de deux kaons ou deux pions, dans laquelle les chercheurs de LHCb observé Violation de CP dans des particules contenant des quarks charmés pour la première fois, et désintégration en un kaon neutre et une paire de pions, avec lesquels LHCb chronométré la vitesse de l’oscillation matière-antimatière de la particule. Aucune voie ne doit être laissée inexplorée dans la recherche d’indices sur le déséquilibre matière-antimatière dans l’univers et sur d’autres mystères cosmiques.