Une nouvelle observation de particules subatomiques amène certains scientifiques à remettre en question le modèle standard. PASIEKA/Getty Images

« À la lumière des dernières analyses sur la dégradation des mésons de beauté, l'aube d'une nouvelle ère, celui de la « nouvelle physique, " peut approcher. " C'est ce qu'a proclamé une récente déclaration de l'Institut polonais de physique nucléaire.

Maintenant, si vous n'êtes pas un mordu de physique des particules, vous pourriez deviner qu'un méson de beauté, également connu sous le nom de méson B, est une sorte de traitement cosmétique exotique. Réellement, bien que, c'est un type de particule subatomique, et selon le modèle standard de la physique des particules - le cadre théorique vieux de 40 ans qui décrit les interactions fondamentales de divers éléments constitutifs de la matière et des forces élémentaires - les mésons de beauté devraient se désintégrer à des angles et à des fréquences très spécifiques.

« Il est extrêmement difficile de proposer un cadre entièrement nouveau. » John Campbell, Physicien théoricien du Fermi National Accelerator Laboratory

Ce que les chercheurs ont découvert ces dernières années, bien que, est que les mésons de beauté ne semblent pas tout à fait correspondre aux prédictions basées sur le modèle standard. Le communiqué de presse de l'institut, par exemple, attire l'attention sur les données de 2011 et 2012 du Large Hadron Collider, l'installation le long de la frontière franco-suisse qui est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Une nouvelle méthode d'analyse des données, proposé par le physicien polonais Marcin Chrząszcz, indique que l'angle de désintégration du méson de beauté est différent de ce que le modèle standard indiquerait.

Chrząszcz souligne que dans le monde de la physique, la nouvelle découverte n'est pas considérée comme une « découverte, " car l'écart n'est pas suffisamment important.

"C'est ce qu'on appelle un constat, " précise-t-il dans un mail.

Toutefois, l'écart ajoute au moins un certain élan à l'idée que le modèle standard établi de longue date pourrait avoir besoin d'au moins une petite révision. Alors que la plupart des gens ordinaires n'en ont probablement jamais entendu parler, le modèle standard explique la réalité qui nous entoure au plus petit, niveau le plus élémentaire. Le cadre théorique décrit comment les éléments constitutifs de base de la matière - les particules fondamentales - sont régis par des forces telles que l'électromagnétisme.

Le modèle standard "a expliqué avec succès presque tous les résultats expérimentaux et prédit avec précision une grande variété de phénomènes, " dit le site du CERN, l'organisation européenne de recherche en physique qui exploite le Large Hadron Collider. "Au fil du temps et à travers de nombreuses expériences, le modèle standard s'est établi comme une théorie physique bien testée." (Si vous voulez plus de détails, consultez l'amorce du CERN sur le modèle standard.)

Mais alors que le modèle standard a été vraiment utile aux physiciens, ils sont conscients depuis un certain temps que cela n'explique pas tout sur le domaine subatomique. Comme le note le CERN, la théorie ne rend compte que de trois des quatre forces fondamentales, en omettant l'influence de la gravité. Il n'explique pas non plus des phénomènes tels que la nature de la matière noire, la masse mystérieuse qui, avec l'énergie noire, représente 96 pour cent de l'univers. Il y a la question de savoir comment les particules nouvellement découvertes pourraient s'intégrer dans la théorie. Et enfin, il y a aussi l'obscurité qui reste autour du boson de Higgs, une particule qui est une composante essentielle du modèle standard.

En 2012, des chercheurs utilisant le Large Hadron Collider ont annoncé qu'ils avaient découvert une particule qui semble être le bon, mais l'affaire n'est pas encore tout à fait close. "Cette particule est cohérente avec le boson de Higgs, mais il faudra des travaux supplémentaires pour déterminer s'il s'agit ou non du boson de Higgs prédit par le modèle standard, " explique le site du CERN.

Tout cela signifie-t-il donc qu'il est temps de jeter le modèle standard et de recommencer ? Pas à peine. John Campbell, un physicien théoricien au Laboratoire national de l'accélérateur Fermi, le meilleur laboratoire américain de physique des particules, expliqué par e-mail que les scientifiques pourraient simplement avoir besoin de bricoler un peu.

"Toute alternative doit rendre compte d'une richesse d'observations expérimentales qui ont été faites sur de très nombreuses années, " dit-il. " Il est extrêmement difficile de proposer un cadre entièrement nouveau qui explique tous les phénomènes observés d'une manière aussi réussie que le modèle standard. "

Au lieu, il dit, la meilleure approche peut être d'ajouter des "extensions" qui décrivent de nouvelles particules et la manière dont elles interagissent avec celles déjà présentes dans le modèle standard.

"Il y a beaucoup d'extensions possibles, " dit Campbell, "mais leur nombre est considérablement réduit par l'exigence qu'ils ne doivent pas introduire d'effets qui seraient incompatibles avec les observations jusqu'à présent."

L'extension la plus significative serait probablement celle qui explique la matière noire dans le cadre du modèle standard. Une telle découverte "aurait un impact profond, " il dit, "pas seulement en physique des particules, mais aussi en cosmologie. Soupçonnant la théorie sous-jacente de la matière noire, nous serions en mesure de calculer précisément ses effets attendus. Par exemple, nous pourrions mieux comprendre comment nous pourrions l'observer directement, et aussi comment sa présence s'imprime dans le cosmos."

Maintenant c'est cool

Le grand collisionneur de hadrons contient des électroaimants supraconducteurs qui doivent être refroidis à moins 456,34 degrés F (moins 271,3 degrés Celsius) pour fonctionner correctement. C'est plus froid que la température dans l'espace.