On pense que la matière et l’antimatière auraient existé en quantités égales dans les premiers instants de l’Univers. Aujourd’hui, toutefois, l’Univers est composé semble-t-il principalement de matière. En étudiant les infimes différences entre les particules et les antiparticules, les expériences LHC cherchent à expliquer la prépondérance de la matière sur l’antimatière.
L’expérience LHCb a maintenant observé une asymétrie entre la matière et l’antimatière, connue sous le nom de violation de charge-parité (CP), dans les désintégrations du B0s, une particule neutre. Ces résultats se fondent sur l’analyse de données collectées par l’expérience en 2011. « La découverte d’une asymétrie concernant la particule B0s s’accompagne d’une signification statistique de plus de 5 sigmas – un résultat possible uniquement grâce aux grandes quantités de données fournies par le LHC et aux capacités d’identification des particules du détecteur LHCb, indique Pierluigi Campana, porte-parole de la collaboration LHCb. Les précédentes expériences d’autres instituts n’avaient pas pu accumuler une quantité suffisamment importante de désintégrations de B0s. »
La violation de la symétrie CP a été observée pour la première fois dans les années 1960, au Laboratoire de Brookhaven (États-Unis), dans des particules neutres appelées kaons. Quarante ans plus tard environ, des expériences au Japon et aux États-Unis observaient le même phénomène pour une autre particule, le méson B0. Plus récemment, des expériences auprès de ce que l’on appelle des usines à B, ainsi que l’expérience LHCb, au CERN, ont observé que le méson B+ présentait lui aussi une violation de CP.
Tous ces phénomènes de violation de CP s’expliquent dans le Modèle standard ; toutefois, certains écarts intéressants appellent des études plus détaillées. « Nous savons également que la somme des effets dus à la violation de CP du Modèle standard est trop faible pour expliquer la prépondérance de la matière dans l’Univers, explique Pierluigi Campana. Toutefois, en étudiant les effets de la violation de CP, nous recherchons les pièces manquantes du puzzle qui puissent confirmer la théorie et nous mettre sur la voie d’une physique au-delà du Modèle standard. »
* CERN : Organisation européenne pour la Recherche nucléaire, est le plus éminent laboratoire de recherche du monde en physique des particules. Il a son siège à Genève.
* LHCb : Large Hadron Collider Beauty experiment
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