Publié le 7 novembre 2025 12:12:00. La physique des kaons, particules subatomiques, connaît un regain d’intérêt grâce à des expériences de pointe et des avancées théoriques, ouvrant la voie à de potentielles découvertes au-delà du Modèle Standard. Une conférence internationale récente à Mayence a mis en lumière les progrès et les défis de ce domaine de recherche.
- L’expérience NA62 au CERN a obtenu des résultats prometteurs dans l’étude d’une désintégration rare du kaon, avec une tension notable par rapport aux prédictions théoriques.
- Les anomalies observées dans les désintégrations de mésons B, où les kaons apparaissent, continuent de susciter l’attention et alimentent les recherches.
- La collaboration internationale entre les expériences NA62 et KOTO, au Japon, témoigne de l’importance des vérifications croisées pour valider les résultats et explorer de nouvelles pistes.
La 13e conférence KAONS, qui s’est tenue à Mayence du 8 au 12 septembre, a rassemblé près de 100 physiciens du monde entier. Cet événement, qui se tient tous les trois ans depuis 1988, revêtait une importance particulière cette année, marquant la première réunion depuis la décision de ne pas poursuivre le programme kaon du CERN avec l’expérience HIKE proposée (CERN Courier, mai/juin 2024, p7).
Malgré cette décision, l’expérience NA62 du CERN était largement représentée, avec huit présentations détaillant son programme ambitieux. Les recherches portent sur l’étude précise des désintégrations rares des kaons, la recherche de saveurs de leptons et de violations du nombre de leptons, ainsi que l’exploration de phénomènes au-delà du Modèle Standard (MS). Des contributions complémentaires provenaient de l’expérience japonaise KOTO au J-PARC, des installations polyvalentes telles que KLOE-2 et Belle II, ainsi que de l’expérience LHCb du CERN, soutenues par une communauté théorique active.
NA62 a annoncé un succès significatif dans l’étude de la désintégration ultra-rare K+→π+nn̄, un processus particulièrement sensible à la présence de nouvelle physique (CERN Courier, juillet/août 2024, p30). En analysant les données collectées jusqu’en 2022, la collaboration a plus que doublé son échantillon d’événements candidats, passant de 20 à 51, et a franchi le seuil des 5 sigmas pour l’observation de cette désintégration (CERN Courier, novembre/décembre 2024, p11). Il s’agit de la plus petite fraction de ramification jamais mesurée, et elle présente une légère divergence de 1,7σ avec les prédictions du Modèle Standard, qui sont elles-mêmes affectées d’une incertitude théorique de 2 %. L’expérience continue de collecter des données jusqu’au prochain arrêt prolongé du CERN (LS3), et l’ensemble de données final devrait tripler les statistiques actuelles, permettant ainsi d’affiner ce test crucial du Modèle Standard.
Un autre axe de recherche majeur concerne l’étude des désintégrations rares des mésons B, où les kaons apparaissent souvent dans les produits de désintégration, par exemple B→K*(→Kπ)ℓ+ℓ–. Ces processus sont au cœur des controversées « anomalies B », où certaines fractions de ramification de désintégrations semileptoniques rares présentent des écarts persistants entre les résultats expérimentaux et les prédictions du Modèle Standard (CERN Courier, janvier/février 2025, p14). L’expérience LHCb du CERN domine ce domaine, fournissant des mesures de fractions de branchement avec une précision inégalée. Des progrès sont également réalisés sur le plan théorique, bien que des défis importants subsistent pour atteindre le même niveau de précision.
La physique des kaons est donc en pleine effervescence. Les prédictions théoriques atteignent une précision sans précédent, et deux expériences dédiées repoussent les limites de l’étude des désintégrations rares des kaons. Si les plans pour un successeur européen de prochaine génération à NA62 n’ont pas progressé cette année, un élan se manifeste au Japon, où la mise à niveau proposée de KOTO-II, si elle est approuvée, assurerait l’avenir à long terme du programme. La première réunion en personne de la collaboration KOTO-II, qui a réuni des membres de KOTO et de NA62 juste après la conférence, est un signe encourageant de cette collaboration fructueuse. Pour l’avenir, le maintien de deux efforts expérimentaux complémentaires, permettant des vérifications croisées indépendantes et une diversification des sources d’incertitude, est essentiel pour exploiter pleinement le potentiel de découverte des désintégrations rares des kaons.
