Des physiciens de la collaboration NA62 au CERN ont annoncé aujourd’hui qu’ils avaient observé un événement candidat d’une désintégration extrêmement rare du kaon chargé (K+ π+νν–).
Expérience NA62 dans la zone nord du CERN. Crédit photo : NA62 / CERN.
Et si les chances qu’un événement se produise étaient d’environ une sur dix milliards ? C’est le cas de la désintégration d’une particule chargée positivement appelée kaon en une autre particule chargée positivement appelée pion et en une paire de neutrino-antineutrino.
Pourtant, un événement aussi rare, qui n’a jamais été observé avec certitude, est une chose sur laquelle les physiciens des particules veulent vraiment mettre la main.
La raison ? Le modèle standard prédit cette probabilité d’un sur dix milliards avec une incertitude de moins de 10 %. Une déviation de cette prédiction, révélée par une mesure précise de la désintégration, pourrait donc être un indicateur clair d’une physique au-delà du modèle standard.
Dans un séminaire qui a lieu aujourd’hui au CERN, l’équipe NA62 rapporte un événement candidat de cette désintégration ultra-rare du kaon, découvert grâce à une nouvelle approche de ” désintégration en vol “.
Bien que cet événement unique ne puisse pas être utilisé pour sonder la physique au-delà du modèle standard, il démontre que l’approche fonctionne bien et peut être appliquée pour capturer d’autres événements lors de la prochaine série de prises de données.
L’événement candidat de NA62 pour la désintégration ultra-rare d’un kaon. Les octogones indiquent les occurrences dans le détecteur RICH. Les cercles indiquent les ” anneaux Cherenkov ” prévus pour les particules de désintégration du pion (+), du muon (+) et de l’antiélectron (e+) chargés positivement. Crédit image : NA62 / CERN.
“L’expérience NA62 est une expérience de physique des particules au CERN utilisant un faisceau de protons de 400 GeV provenant de l’accélérateur Super Proton Synchrotron (SPS)”, expliquent les physiciens.
“Pour rechercher les désintégrations de kaons, nous produisons d’abord des faisceaux riches en kaons en tirant des protons de haute énergie de l’accélérateur SPS sur une cible en béryllium. La collision crée un faisceau de près d’un milliard de particules par seconde, dont seulement 6 % environ sont des kaons”, ont-ils expliqué.
“Ensuite, nous envoyons le faisceau à travers un détecteur Cherenkov, qui identifie positivement les kaons à partir du rayonnement Cherenkov qu’ils produisent.”
“Un détecteur à pixels de silicium détermine ensuite le momentum des kaons avec une résolution temporelle de 100 picosecondes.”
“Un dispositif appelé straw tracker, placé à l’intérieur de la cuve à vide, mesure à son tour le momentum des particules filles chargées en lesquelles les kaons se désintègrent, et un autre détecteur Cherenkov appelé RICH détermine le type de ces particules. D’autres dispositifs appelés calorimètres rejettent les événements de fond indésirables avec les photons et les muons.”
Dans l’analyse des données prises au cours de l’année 2016, l’équipe NA62 a identifié un événement candidat de la désintégration d’un kaon chargé positivement en un pion chargé positivement et une paire de neutrino-antineutrino qui s’échappe sans être détecté.
Ce résultat a permis aux physiciens de fixer une limite supérieure à la fréquence relative, ou “fraction d’embranchement”, de la désintégration de 14 sur 10 milliards.
Le résultat est compatible avec la prédiction du modèle standard, qui est de 8,4 sur 100 milliards (avec une incertitude de 1), mais davantage de données sont nécessaires pour étudier les théories au-delà du modèle standard, qui prédisent des écarts par rapport à la valeur du modèle standard.
