En utilisant le plus grand échantillon de particules appelées mésons de beauté, les physiciens de la collaboration CMS du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN ont affiné un test vieux de plusieurs décennies sur le déséquilibre subtil qui permet à notre Univers d’exister.
L’un des plus grands mystères de la physique est de savoir pourquoi l’Univers est presque entièrement constitué de la matière normale qui nous forme et de tout ce que nous touchons.
À chaque particule de matière correspond une antiparticule de même masse mais de charge opposée et, selon nos meilleures théories, le Big Bang aurait dû produire de la matière et de l’antimatière en quantités presque égales. Mais aujourd’hui, il ne reste presque plus d’antimatière.
Dans leur nouvel article, les physiciens de CMS ont exploré un ingrédient qui pourrait aider à expliquer ce déséquilibre, une différence subtile dans le comportement de la matière et de l’antimatière connue sous le nom de violation de la parité de charge (CP).
« L’étude des mésons de beauté neutres, constitués d’un antiquark de beauté et d’un quark de type down, est l’un des meilleurs moyens d’enquêter sur la violation de CP », ont-ils expliqué.
« C’est parce que les mésons de beauté neutres ont une propriété remarquable : ils peuvent se transformer spontanément en leurs propres antiparticules et vice-versa. »
En mesurant l’infime différence dans la fréquence à laquelle les versions matière et antimatière de ces particules se désintègrent au fil du temps, nous pouvons tester le modèle standard avec une précision sans précédent.
Les chercheurs ont analysé les données de collision proton-proton collectées entre 2022 et 2025, reconstruisant les désintégrations spécifiques d’environ 1,4 million de mésons B0, qui contiennent un quark down, et de 16 000 mésons B0s, qui contiennent un quark étrange.
Un défi majeur consistait à déterminer le type de chaque méson au moment où il était produit, avant qu’il ne se désintègre en un méson J/ψ et un kaon neutre.
Pour y parvenir, les scientifiques ont utilisé un algorithme basé sur une intelligence artificielle de pointe.
Le système combine les informations provenant des muons, des électrons, des jets associés à un événement de collision et, pour le méson B0s, des particules proches produites lors de la collision.
Cela a considérablement amélioré la capacité de l’expérience à identifier l’état initial du méson par rapport aux analyses précédentes.
« La violation mesurée du CP est conforme aux prédictions du modèle standard et comprend la mesure la plus précise à ce jour de la violation du CP dans la désintégration d’une particule B0s en un méson J/ψ et un kaon neutre », ont-ils déclaré.
Collaboration CMS. 2026. Mesure de la violation du CP en fonction du temps dans les désintégrations B0(s)→J/ψK0S avec le détecteur CMS. CMS-PAS-BPH-26-005
