Des scientifiques travaillant auprès de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) ont découvert des indices probants concernant une transformation subatomique d’une rareté exceptionnelle, après plus de quatre décennies de recherches selon Thebrighterside. L’analyse met en lumière la désintégration d’un méson beauté neutre, également désigné sous le nom de méson Bd ou B0, qui se transforme en deux muons.
Une désintégration rarissime observée au CERN
Cette observation repose sur les collisions de protons enregistrées par l’expérience LHCb du Grand collisionneur de hadrons. Selon les prévisions théoriques, ce type de processus ne se produit qu’environ une seule fois tous les dix milliards de désintégrations de ce méson spécifique. Annoncés lors d’un séminaire, les travaux conjoints font l’objet d’un article en pré-publication sur arXiv et ont été soumis à la revue Physical Review X.
Un niveau de certitude statistique de 3,2 sigma
L’équipe de recherche a combiné des données recueillies entre 2011 et 2018 avec de nouvelles observations menées en 2024 et 2025. Cette combinaison a permis d’atteindre un niveau de signification statistique de 3,2 sigma, dépassant le seuil conventionnel requis pour établir une preuve en physique des particules, tout en restant sous la barre des cinq sigma traditionnellement exigée pour revendiquer une découverte formelle.
Le méson Bd contient un quark beauté et un antiquark down. Ces quarks beauté ne se manifestent pas naturellement aujourd’hui et sont produits artificiellement par les physiciens en faisant entrer en collision des protons à des vitesses proches de celle de la lumière. Le méson ainsi formé n’existe que pendant environ un millionième et demi de milliardième de seconde avant de se désintégrer.
Des améliorations technologiques déterminantes
Pour parvenir à isoler ce signal infime du bruit de fond généré par les autres activités de collision, la collaboration a bénéficié d’améliorations matérielles majeures sur son détecteur. L’expérience modernisée intègre notamment le détecteur à pixels de silicium VELO (Vertex Locator), construit par une équipe britannique de Liverpool et positionné à seulement cinq millimètres des faisceaux du collisionneur.
Le dispositif amélioré permet de multiplier par cinq le taux de collecte des données par rapport aux phases précédentes. Parallèlement, l’utilisation de techniques d’apprentissage automatique a facilité le filtrage du bruit de fond tout en préservant les candidats de désintégration pertinents. Niladri Sahoo, physicien des particules à l’Université de Birmingham et responsable du groupe de travail sur les désintégrations très rares au sein de la collaboration LHCb, a estimé que ce résultat procure un test puissant du Modèle standard et une ouverture vers une possible nouvelle physique.