Les scientifiques travaillant sur l'expérience Muon g-2 au Fermilab ont annoncé une nouvelle contrainte sur une propriété rare des muons connue sous le nom de moment dipôle électrique (EDM). Les résultats, basés sur une analyse de 25% des données collectées au cours de l'expérience, représentent la recherche directe la plus sensible pour un muon EDM à ce jour.
Ces travaux ont abouti à une annonce majeure l'année dernière concernant l'anomalie magnétique du muon. Maintenant, en utilisant la même infrastructure et les mêmes données, les chercheurs ont tourné leur attention vers une autre propriété potentielle du muon: son EDM. L'expérience consiste à envoyer des faisceaux d'anti-muons dans un anneau de stockage magnétique supraconducteur, où ils voyagent à des vitesses proches de la lumière.
L'EDM est une mesure de la séparation des charges positives et négatives au sein d'une particule. S'il est présent, il suggérerait une violation de certaines symétries fondamentales en physique, offrant potentiellement des indices sur le déséquilibre matière-antimatière observé dans l'univers. Selon les derniers résultats, si un EDM de muon existe, il doit être plus petit que le seuil de détection actuel de l'expérience.
L'expérience Muon g-2 s'appuie sur une version antérieure menée au Laboratoire national de Brookhaven, qui s'est terminée en 2001. L'itération du Fermilab comprend des améliorations qui améliorent la précision et réduisent les erreurs systématiques. L'accélérateur de protons à haute énergie de l'installation produit les faisceaux de muons nécessaires à l'expérience, tandis que les systèmes de suivi avancés enregistrent les trajectoires des particules.
La détection d'un petit EDM dans une particule fondamentale pourrait fournir des preuves de nouveaux phénomènes physiques au-delà du modèle standard. Le modèle standard lui-même prédit que l'EDM d'un muon serait trop petit pour être mesuré avec la technologie actuelle. Ainsi, toute valeur non nulle trouvée signalerait l'existence de forces inconnues ou de particules influençant le comportement du muon. Gavin Hesketh, un autre co-chef de l'analyse EDM de l'Université de Liverpool, a souligné que l'objectif principal de l'expérience g-2 est de nouvelles physiques sans rapport avec l'asymétrie matière-antimatière. Cependant, la mesure EDM offre une voie complémentaire pour explorer des phénomènes inexpliqués dans l'univers.
La capacité de l'expérience à sonder l'EDM découle des conditions extrêmes dans lesquelles les muons sont étudiés. Leurs vitesses relativistes amplifient à la fois leur durée de vie et les champs électriques qu'ils expérimentent, augmentant la probabilité de détecter des effets EDM même minuscules. Cette amélioration permet aux chercheurs de tester des théories qui prédisent des écarts par rapport au modèle standard. Avec les données actuelles, l'équipe a établi des limites plus strictes sur l'EDM muon, ouvrant la voie à d'autres enquêtes à mesure que davantage de données seront disponibles. Les études futures s'appuieront sur l'ensemble complet des données collectées pendant le fonctionnement de l'expérience, ce qui promet d'affiner encore ces contraintes.
Alors que la collaboration se prépare à publier des résultats plus détaillés, les physiciens du monde entier attendent les implications de ces résultats pour notre compréhension des particules fondamentales et des lois qui les régissent.
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