Des physiciens mesurent une énigmatique force fondamentale avec une précision record

Des chercheurs ont réalisé la mesure la plus précise de la force forte. Liant les particules composant les protons et les neutrons, celle-ci est considérée comme la plus puissante de toutes les forces fondamentales de la nature.

Mesurer précisément la force forte

Contrairement à la gravité, la force faible et la force électromagnétique, qui s’affaiblissent lorsque les particules sur lesquelles elles agissent s’éloignent les unes des autres, la force forte devient encore plus puissante, engendrant des effets exotiques compliquant largement sa mesure. « La seule façon de l’observer est indirecte », souligne Stefano Camarda, chercheur au CERN et auteur principal de la nouvelle étude, prépubliée sur le serveur arXiv.

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À l’aide du détecteur de particules géant ATLAS, Camarda et son équipe sont parvenus à ramener l’incertitude relative la concernant à 0,8 %, soit une amélioration d’un facteur 2 à 3 par rapport aux mesures expérimentales les plus précises réalisées jusqu’à présent.

Cette mesure record a impliqué la collision de paires de protons, produisant une particule connue sous le nom de « boson Z ». Alors que l’absence de force médiant les interactions entre les protons aurait impliqué que le boson Z nouvellement formé soit statique, l’infime quantité de mouvement observée à permis d’estimer l’intensité de la force forte.

Selon l’équipe, cette valeur constitue l’une des plus grandes sources d’incertitude subsistant dans le modèle standard de la physique des particules. « Tout ce que nous mesurons au LHC, toute prédiction que nous calculons, en dépend », explique Camarda. « Si nous ne réduisons pas l’incertitude la concernant, il sera difficile de dire si le LHC détecte des preuves de l’existence d’une physique au-delà de ce modèle. »

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De vastes implications

La mesure précise de la force forte a également d’importantes implications pour notre compréhension de l’Univers et de la façon dont celui-ci pourrait disparaître.

Connue sous le nom de « désintégration du vide », l’une des théories actuelles prévoit qu’une fluctuation quantique entraîne la formation d’une minuscule bulle d’espace-temps inhabituelle au sein de ce dernier, grandissant rapidement et dévorant l’ensemble du cosmos.

Bien que la probabilité soit très faible, les incertitudes la concernant dépendent précisément de la valeur de cette force fondamentale.

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