Une désintégration sur dix milliards repérée au détecteur LHCb, les physiciens frappent à la porte du zeptoverse

La collaboration LHCb, au Cern, annonce les premiers indices d’une désintégration traquée depuis 1984, celle du méson B0 en deux muons. L’analyse, menée par Harry Cliff à Cambridge, atteint 3,2 sigmas grâce aux particules enregistrées jusqu’en 2025 et à l’apprentissage automatique. Ce processus rarissime sonde des distances de l’ordre du zeptomètre.

Le méson B0 se désintègre en un muon et un antimuon environ une fois sur dix milliards selon le Modèle standard

Le méson B0 associe un quark down à un antiquark beauté, une particule lourde qui vit environ un millième et demi de milliardième de seconde. Dans de très rares cas, il se transforme en une paire muon-antimuon. Le Modèle standard prédit une fréquence d’environ une fois sur dix milliards.

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Cette rareté tient à la structure de la théorie. Aucune interaction directe ne permet ce passage, qui exige une boucle de particules virtuelles. Ainsi, la moindre particule lourde inconnue participant à ces boucles modifierait le taux mesuré, ce qui fait de ce canal un détecteur indirect de nouvelle physique.

L’article déposé sur arXiv le 30 octobre 2026 combine les données de 2011 à 2018 et celles du détecteur modernisé

Le texte, intitulé « Evidence for the decay B0 → μ+μ− and improved measurements of the decay B0s → μ+μ− », porte la référence arXiv 2611.00230. Il exploite 18 femtobarns inverses de collisions à 13,6 TeV, enregistrées en 2024 et 2025 par LHCb Upgrade I. Ensuite, ces données ont été combinées avec celles des campagnes 2011-2018.

Selon le Cern et l’agence britannique UKRI, le détecteur modernisé peut désormais enregistrer jusqu’à cinq fois plus d’événements qu’auparavant. Par ailleurs, l’équipe a recouru à une identification des particules améliorée et à des algorithmes d’apprentissage automatique pour isoler ces rares paires de muons au milieu d’un bruit de fond colossal.

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Avec 3,2 sigmas, le signal du B0 reste un indice, mais le canal Bs gagne la mesure la plus précise jamais publiée

La significativité atteint 3,2 sigmas pour l’ensemble des données, un niveau que les physiciens qualifient d’indice et non de découverte. Le taux mesuré reste compatible avec la prédiction du Modèle standard. Dès lors, aucune nouvelle particule ne se manifeste, mais l’écart toléré pour la théorie se resserre.

Le même article livre la mesure la plus précise à ce jour de la désintégration Bs en deux muons, son proche cousin environ trente fois plus fréquent. Ce canal avait été observé pour la première fois par l’analyse combinée de CMS et LHCb, publiée dans Nature en 2015. Ainsi, la nouvelle génération de mesures prend le relais d’un résultat devenu une référence.

Le zeptoverse désigne des distances de 10⁻²¹ mètre que les collisions du LHC ne peuvent pas explorer directement

Un zeptomètre correspond à 10⁻²¹ mètre, soit un milliardième de billionième de mètre. À cette échelle, d’éventuelles particules trop massives pour être produites dans les collisions pourraient exister, apparaissant seulement de façon fugace dans les boucles quantiques. Par conséquent, les désintégrations rares servent de loupe sur un domaine inaccessible par la voie directe.

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Harry Cliff, chercheur Ernest Rutherford à Cambridge, décrit ce résultat comme une étape vers ce territoire. Cependant, seule une statistique bien plus riche permettra d’atteindre le seuil d’une observation. Surtout, la précision attendue de LHCb pourrait révéler, ou exclure, des forces inconnues cachées dans ce monde minuscule.