Une mesure d'un principe fondamental du modèle standard de la physique des particules - l'universalité de la saveur des leptons - capturée par le détecteur ATLAS du Large Hadron Collider, est rapporté dans un article publié dans Physique de la nature .

Les résultats remplacent les résultats de longue date du Grand collisionneur électron-positon.

Notre compréhension des particules élémentaires - les éléments constitutifs de l'Univers - et de l'électromagnétisme, forces fondamentales faibles et fortes qui agissent entre elles, est formulé dans le modèle standard de la physique des particules. Dans la théorie, électrons, les muons et les leptons représentent trois variétés (ou saveurs) d'un type de particule élémentaire chargée électriquement appelé leptons. Le modèle standard suppose que la force des couplages entre les leptons et les particules qui médient la force faible, connue sous le nom de bosons de jauge électrofaible « W » ou « Z », est indépendante de la saveur du lepton. Ce principe de longue date, connu sous le nom d'universalité de la saveur lepton, a récemment été mis au défi par des expériences dans les usines B et au LHC.

La collaboration ATLAS, impliquant une équipe mondiale de scientifiques, dont des experts de Lancaster, a étudié si cette « vérité universelle » est vraie pour le muon et le lepton dans environ un demi-million de collisions proton-proton enregistrées avec le détecteur ATLAS du Grand collisionneur de hadrons. . En examinant les désintégrations des bosons W en leptons et muons et en mesurant le rapport de leurs taux de désintégration, les auteurs ont pu conclure que la force faible interagit avec les deux types de leptons de la même manière.

Ce résultat de la collaboration ATLAS est la mesure la plus précise à ce jour, avec près de deux fois la précision obtenue grâce aux expériences du prédécesseur du Grand collisionneur de hadrons au CERN, le Grand collisionneur électron-positon (LEP).

Le professeur de physique de l'Université de Lancaster, Guennadi Borissov, a déclaré :« Les mesures au LEP ont indiqué qu'il pourrait y avoir une différence entre les désintégrations de différentes sortes de leptons. Cet indice intrigant de déviation par rapport au modèle standard n'a pas été confirmé depuis environ 20 ans. ne pas sauvegarder le résultat du LEP, il a été passionnant de trouver un nouveau moyen remarquablement précis de tester cela en utilisant la puissance du grand collisionneur de hadrons, avec Lancaster au cœur de chaque étape de l'analyse."

Professeur Roger Jones, chef du groupe Lancaster ATLAS, a déclaré :« Des tests tels que les nôtres portant sur des hypothèses théoriques fondamentales sont actuellement un domaine de recherche brûlant en physique des particules. Les résultats récents de l'expérience LHCb, et des mesures très précises des muons effectuées par la collaboration g-2 (qui compte également des physiciens de Lancaster dans l'équipe) ont fourni de nouveaux indices selon lesquels les leptons pourraient ne pas tous se comporter de la même manière que nos théories le prédisent.

"En revanche, de nouvelles mesures très précises montrent que, sur des points importants, les leptons se comportent réellement de la même manière. Ce sera passionnant de voir si les indices d'autres expériences deviennent des preuves évidentes. Si c'est le cas, les théories devront tenir compte de nos preuves solides que les leptons se comportent de la même manière dans le processus que nous avons étudié et pourtant se comportent différemment dans d'autres processus. »