Une fraction de seconde après le Big Bang, une seule force unifiée a pu s'effondrer. Les scientifiques des collaborations CDF et DZero ont utilisé les données du collisionneur Fermilab Tevatron pour recréer les conditions de l'univers primitif. Ils ont mesuré le faible angle de mélange qui contrôle la rupture de la force unifiée. En mesurant cet angle, un paramètre clé du modèle standard, améliore notre compréhension de l'univers. Les détails de cette brisure de symétrie affectent la nature des étoiles, atomes, et les quarks. La nouvelle mesure de l'angle de mélange faible aide à cimenter notre compréhension du passé, le caractère de ce que nous observons aujourd'hui, et ce que nous croyons est en réserve pour notre avenir.

Les déterminations précédentes de l'angle de mélange faible du monde entier étaient en désaccord. Cela a permis la possibilité qu'il y ait peut-être de nouvelles particules fondamentales à découvrir. Ou peut-être y avait-il un malentendu dans notre façon de penser les forces fondamentales. Ce nouveau résultat combiné aide à résoudre l'écart et renforce notre théorie standard des forces fondamentales.

Maintenant, les scientifiques pensent qu'aux plus hautes énergies et aux premiers instants du temps, toutes les forces fondamentales peuvent avoir existé comme une seule force unifiée. Alors que l'univers s'est refroidi une microseconde seulement après le Big Bang, il a subi une "transition de phase" qui a transformé ou "brisé" les forces électromagnétiques et faibles unifiées en forces distinctes observées aujourd'hui.

La transition de phase est similaire à la transformation de l'eau en glace. Dans ce cas familier, nous appelons la transition un changement d'état de la matière. Dans le cas de l'univers primitif, nous appelons la transition « brisure de symétrie électrofaible ».

De la même manière que nous caractérisons la transition de phase eau-glace comme se produisant lorsque la température descend en dessous de 32 degrés, nous caractérisons la quantité de brisure de symétrie électrofaible avec un paramètre appelé angle de mélange faible, dont la valeur a été mesurée par de multiples expériences au fil des ans.

En recréant les conditions de l'univers primitif dans des expériences d'accélérateur, nous avons observé cette transition et pouvons mesurer le faible angle de mélange qui la contrôle. Notre meilleure compréhension de la brisure de symétrie électrofaible implique le mécanisme de Higgs, et la découverte du boson de Higgs, lauréat du prix Nobel en 2012, a été une étape importante dans notre compréhension.

Pendant deux décennies, les mesures les plus précises de l'angle de mélange faible proviennent d'expériences qui ont fait entrer en collision des électrons et des positons au laboratoire européen CERN et au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie, dont chacun a donné des réponses différentes. Leurs résultats ont été déroutants car la probabilité que les deux mesures concordent était inférieure à une partie sur mille, suggérant la possibilité de nouveaux phénomènes - une physique au-delà du modèle standard. Il fallait plus d'apports.

Bien que l'environnement du collisionneur proton-antiproton Tevatron du Laboratoire Fermi soit beaucoup plus rude que celui du collisionneur du CERN ou du SLAC, avec beaucoup plus de particules de fond, les ensembles de données volumineux et bien compris des expériences CDF et DZero du Tevatron ont permis une nouvelle mesure combinée qui donne presque la même précision que celle des collisions électron-positon. Le nouveau résultat se situe à peu près à mi-chemin entre les mesures du CERN et du SLAC et est donc en bon accord avec les deux, ainsi qu'avec la moyenne de toutes les mesures directes et indirectes précédentes d'angle de mélange faible. Ainsi, Le rasoir d'Occam suggère que ces nouvelles particules et forces ne sont pas encore nécessaires pour expliquer nos observations et que nos modèles actuels de physique des particules et de cosmologie restent de bons descripteurs de l'univers observé.