Aujourd'hui, le 2 août 2004, des physiciens des particules du Royaume-Uni et du monde entier travaillant sur l'expérience BABAR au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) aux États-Unis, ont annoncé de nouveaux résultats passionnants démontrant une différence spectaculaire dans le comportement de la matière et de l'antimatière. Leur découverte peut aider à expliquer pourquoi l'Univers dans lequel nous vivons est dominé par la matière, plutôt que de contenir des parties égales de matière et d'antimatière.
L'accélérateur PEP-II du SLAC entre en collision avec des électrons et leurs homologues de l'antimatière, les positrons, pour produire une abondance de paires de particules lourdes et anti-particules exotiques appelées mésons B et anti-B. Ces formes rares de matière et d'antimatière sont de courte durée, se désintégrant à leur tour vers d'autres particules subatomiques plus légères, telles que les kaons et les pions, qui peuvent être observées dans l'expérience BABAR.
«S'il n'y avait pas de différence entre la matière et l'antimatière, le méson B et le méson anti-B présenteraient exactement le même schéma de désintégration. Cependant, notre nouvelle mesure montre plutôt un exemple d'une grande différence dans les taux de décroissance. » a déclaré Marcello Giorgi, du SLAC, de l'Université de Pise et INFN, porte-parole du BABAR.
En passant au crible les désintégrations de plus de 200 millions de paires de mésons B et anti-B, les expérimentateurs ont découvert une asymétrie frappante matière-antimatière. "Nous avons trouvé 910 exemples de méson B se désintégrant en kaon et pion, mais seulement 696 exemples pour l'anti-B", a expliqué Giorgi. «La nouvelle mesure est en grande partie le résultat des performances exceptionnelles de l'accélérateur PEP-II du SLAC et de l'efficacité du détecteur BABAR. L'accélérateur fonctionne désormais à 3 fois ses performances de conception et BABAR est capable d'enregistrer environ 98% des collisions. »
Alors que BABAR et d'autres expériences ont déjà observé des asymétries matière-antimatière, c'est la première fois qu'une différence est constatée par simple comptage du nombre de désintégrations de mésons B et anti-B dans le même état final. Cet effet est connu sous le nom de violation directe de CP et se révèle être de 13%; un effet similaire se produit pour les désintégrations de Kaons et d'antiKaons mais seulement au niveau de 4 parties sur un million!
«Il s'agit d'un signal fort et convaincant de violation directe du CP dans les désintégrations B, un type d'asymétrie matière-antimatière qui devait exister mais n'a pas été observé auparavant. Avec cette découverte, le modèle complet des asymétries matière-antimatière se rassemble en une image cohérente. Je suis très excité et heureux car l'un de mes étudiants de troisième cycle, Carlos Chavez, actuellement au SLAC, a été directement impliqué. » a déclaré Christos Touramanis de l'Université de Liverpool.
Dan Bowerman, membre de l'équipe BABAR de l'Imperial College ajoute: «Lorsque l'univers a commencé avec le big bang, la matière et l'antimatière ont été créées en quantités égales. Cependant, toutes les observations indiquent que nous vivons dans un univers fait uniquement de matière. Nous devons donc nous demander, qu'est-il arrivé à l'antimatière? Le travail au BABAR nous rapproche de la réponse à cette question. »
Des différences subtiles entre le comportement de la matière et de l'antimatière doivent être responsables du déséquilibre matière-antimatière qui s'est développé dans notre univers. Mais notre connaissance actuelle de ces différences est incomplète et insuffisante pour rendre compte de la domination de la matière observée. La violation de CP est l'une des trois conditions décrites par le physicien russe Andrei Sakharov pour expliquer le déséquilibre observé de la matière et de l'antimatière dans l'univers.
Le professeur Ian Halliday, directeur général du Particle Physics and Astronomy Research Council, qui finance la participation du Royaume-Uni au BABAR, a déclaré: «Nous ne comprenons toujours pas bien comment la matière dominée par l'univers dans lequel nous vivons a évolué. Cependant, ce nouveau résultat, et les mesures connexes récentes dans BABAR et d'autres expériences dans le monde, ont considérablement amélioré notre compréhension dans ce domaine. Il reste encore beaucoup à découvrir et à apprendre sur cette question fondamentale. »
Source d'origine: communiqué de presse PPARC
