samedi 30 avril 2016

Quels mystères cache la particule X du CERN ?



Science publique par Michel Alberganti
Quels mystères cache la particule X du CERN ? (le 29 avril 2016)

Grâce à la nouvelle puissance de l’accélérateur de particules du CERN, les physiciens ont détecté un signal mystérieux qui, s’il est confirmé, serait la signature d’une nouvelle particule, baptisée X.

Les particules du modèle Standard 

Cette découverte remettrait en cause le modèle standard qui décrit l’ensemble des particules à l’oeuvre dans la matière. De quoi s’agit-il ? D’une nouvelle force ? D’une quatrième dimension de l’espace ?

Avec :
Abdelhak Djouadi : directeur de recherche au CNRS, physicien theoricien au Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay et chercheur associe au CERN de Geneve
Elisabeth Petit : Chargée de recherche au CNRS au Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie de Grenoble et membre de la collaboration ATLAS au CERN: l’un des deux détecteurs polyvalents du Grand collisionneur de hadrons.
Yves Sirois : Directeur de Recherche au CNRS, Ecole Polytechnique, responsable du groupe CMS (Compact Muon Solenoid) au CERN qui travaille sur les activités «électron/photons» et les analyses pour la production du boson de Higgs
Mathieu Grousson : journaliste, auteur du dossier sur la particule X du magazine science et vie


"J'explore la possibilité que cette particule hypothétique soit liée à une nouvelle interaction fondamentale" Yasunori Nomura
Interview de Yasunori Nomura par Mathieu Grousson, le 22 avril 2016 - Science et Vie


La particule X ? « A ce stade, cette chose pourrait être n’importe quoi, y compris rien du tout ! », résumait Alessandro Strumia, théoricien à l’Université de Pise, lors des dernières Rencontres de Moriond, l’un des plus importants rendez-vous de la communauté des physiciens des particules, en mars dernier.

Dans notre dossier de Science&Vie daté mai (en kiosque du 20 avril au 25 mai, n° 1184), nous présentions les différentes spéculations sur lesquelles travaillent les théoriciens depuis le 15 décembre, jour où l’étrange signal compatible avec un début de manifestation d’une particule inconnue a été rendu public.

Aujourd’hui, nous donnons la parole à Yasunori Nomura, au Centre de physique théorique de l’Université de Californie à Berkeley. Il est l’auteur de plusieurs articles remarqués explorant la possibilité que la particule X soit l’expression d’une nouvelle force fondamentale, jusqu’ici passée totalement inaperçue.

Quel rapport entre la particule X et une éventuelle cinquième force fondamentale ?

Yasunori Nomura : J’explore la possibilité que cette particule hypothétique soit une particule composite composée de nouvelles particules élémentaires liées entre-elles par une nouvelle interaction fondamentale. Cette approche emprunte aux théories dites Technicolor invoquées dès les années 70 comme alternative au mécanisme de Higgs qui confère leur masse aux bosons W et Z, les particules vectrices de l’interaction faible. Mais dans un esprit très différent. Si bien qu’en cas de confirmation de l’existence de cette particule, à ce stade, la question de savoir de quelle nécessité elle procède demeurait entière. Cette particule introduit clairement un nouveau mystère.

Si votre hypothèse est la bonne, il n’y aurait donc pas quatre interactions fondamentales (l’électromagnétisme, les interactions nucléaires faible et forte, et la gravitation), mais cinq. Cela ne va-t-il pas à rebours des tentatives d’unifications des différentes forces fondamentales chères aux théoriciens ?

Yasunori Nomura : Pas du tout. Rien n’interdit les trois forces qui agissent dans l’univers microscopique (l’électromagnétisme, et les interactions faible et forte) d’être fondues en une seule telle que le prévoit les théories de grande unification. Il serait alors possible d’imaginer des théories du même type qui unifierait la nouvelle force avec les trois autres. De même, à un autre niveau, on peut imaginer unifier l’ensemble des interactions, y compris la nouvelle force, dans le sens de la théorie des cordes. Cela dit, là où nous en sommes, il est un peu prématuré de spéculer à ce sujet !

Comment l’existence d’une nouvelle force changerait l’image que nous nous faisons du monde matériel ?

Yasunori Nomura : Nous avons déjà commencé à développer l’idée selon laquelle la structure microscopique de notre univers pourrait n’être qu’une possibilité parmi 10^1000, peut-être plus, permises. Auquel cas, il pourrait exister d’autres univers dont la structure microscopique diffère de celle de notre propre univers. S’il y a du vrai dans cette hypothèse, ce que nous sommes en train de révéler est simplement la structure microscopique de notre propre sous-région d’un méta-univers bien plus vaste, le multivers. Si la nouvelle particule est confirmée, une question plus large sera de comprendre pourquoi la structure de notre partie du multivers est ce qu’elle est. Nous ne savons pas encore vraiment où ces considérations nous conduirons. Une chose est certaine elles auront probablement un impact majeur sur la façon dont nous voyons l’univers microscopique.

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