Des chercheurs du CERN sont parvenus à démontrer que des particules subatomiques (en l’occurrence un charm meson), peuvent osciller entre leur état normal et celui d’antiparticule (une sorte d’image miroir d’elle-même, presque identique, mais dans un état quantique différent) de façon réversible.
Certes, cela fait déjà plus de 60 ans qu’on sait que certaines particules subatomiques (c’est-à-dire encore plus petites que des atomes) sont capables de voyager sous forme de mélange de cette particule et de l’antiparticule correspondante. Mais ici, il s’agit bel et bien des mêmes particules qui changent d’état, et de façon réversible. Mais surtout, ces deux pendants de la même particule ont deux masses différentes !
Pour obtenir ce résultat, les équipes du CERN ont dû redoubler d’efforts. Au sein du fameux LHC (pour Large Hadron Collider), ils ont dû produire les fameux mésons en catapultant des protons l’un contre l’autre à une vitesse faramineuse. Tout sauf simple, vu la taille des objets en question. Il faut ensuite réussir à observer les mésons produits. C’est également difficile, car ils ne voyagent que sur quelques millimètres avant de changer d’état.
Et une fois ce méson repéré, il a fallu réussir à mesurer très précisément la seule donnée dont nous sommes sûrs qu’elle joue sur cette oscillation particule – antiparticule : la différence de masse entre ces deux objets. Là encore, c’est extrêmement difficile : cela implique de mesurer deux objets minuscules, et comme imbriqués (dans un état dit de superposition quantique). Ils ont finalement réussi, en observant la différence entre les mésons qui voyageaient “loin”, et ceux qui s’arrêtaient plus vite.
Les équipes du CERN sont ainsi parvenues à un résultat fracassant : entre la particule et son antiparticule, ils ont observé une différence de… 10^-38 grammes. Soit moins d’un milliardième de milliardième de milliardième de gramme ! Si cette différence peut paraître subtile voire anecdotique, elle revêt en fait une importance considérable ; d’après PhysX, il s’agit d’une porte ouverte à l’étude de certaines des plus grandes questions de la physique, bien au-delà de notre modèle standard.
Ce qu’on appelle le modèle standard de la physique des particules, c’est un modèle qui régit l’infiniment petit. Il tente d’expliquer les interactions entre les différentes particules. C’est un modèle qui fonctionne très bien ; il permet aujourd’hui d’expliquer et d’anticiper une grande variété de phénomènes physiques. Ce modèle standard, c’est un territoire hospitalier et rassurant pour les scientifiques. Mais plus loin, il y a cette zone d’ombre, là où le modèle standard – s’arrête. A partir de là commence un monde d’incertitude, où toute la théorie reste à défricher.
En dehors du modèle standard, toutes les suppositions sont permises et les règles en jeu restent très mal connues. Forcément, c'est cela qui rend la prospection très difficile. Maintenant que les scientifiques ont confirmé cette oscillation entre deux états quantiques, reste à trouver leur origine. Et justement, cette origine pourrait bien reposer en dehors du modèle standard. L’un des grands objectifs à venir sera donc de vérifier si ces changements sont causés par une particule du modèle standard… ou par une particule encore inconnue, qu’il faudra à son tour identifier, puis étudier.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
