Sciences dessus dessous

Sciences dessus dessous - Auteur
  • Jean-François Cliche

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    Mardi 13 novembre 2012 | Mise en ligne à 14h58 | Commenter Commentaires (6)

    SUSY ne file pas fort, fort

    L’une des plus importantes théories en «nouvelle physique» des particules, la supersymétrie (ou SUSY, pour les intimes), va ressortir assez amochée du Symposium sur la physique des collisionneurs de hadrons, qui se tient cette semaine à Kyoto, au Japon. Des résultats rendus publics hier à cette conférence viennent en effet d’invalider une grande partie des différentes «versions» de SUSY qui existaient.

    Ces résultats émanent d’une des expériences menées au Large Hadron Collider (LHC), cet immense accélérateur de particules situé sous la frontière franco-suisse — et auquel on doit la découverte (selon toute vraisemblance) du fameux boson de Higgs. Cette expérience dont on a peu entendu parlé à cause, justement, de la course à la «particule de Dieu», se nomme LHCb, et qui s’intéresse spécialement à des particules baptisées mésons-B. Ceux-ci sont des assemblages de quarks (des particules élémentaires qui composent notamment les protons et les neutrons) extrêmement éphémères dont l’existence se mesure en fractions de milliardième de seconde. Sitôt formés, ils se désagrègent aussitôt, mais les «éclats» qui en résultent ne sont pas toujours les mêmes.

    Le LHCb a ainsi rapporté ici avoir observé pour la première fois un nombre assez grand d’une forme très rare de désintégration où le méson-B se brise en un muon et un antimuon (une autre particule plus ou moins apparentée aux électrons). Le LHCb a pu calculer que cette désintégration se produit une fois à toutes les 300 millions de désintégration.

    Or, c’est à peu de chose près ce que prédisait le Modèle standard, qui est notre meilleure (ou moins pire) théorie sur la nature et le comportement de la matière à l’échelle subatomique. Ce n’est pas une mauvaise nouvelle en soi, mais pas nécessairement une bonne non plus, car on sait que ce modèle comporte de grands «trous». Par exemple, on s’est rendu compte il y a assez longtemps en observant les galaxies qu’elles tournent sur elles-mêmes plus vite qu’elles ne le devraient, car la quantité de matière que l’on voit au centre des galaxies grâce à nos télescopes est insuffisante pour que la gravité retienne la matière qui tourne. Il doit donc y avoir, se dit-on, une autre sorte de matière qui n’interagit pas avec la matière ordinaire — et que nos télescopes ne peuvent donc pas voir —, mais dont la masse viendrait compenser. C”est ce que l’on appelle la fameuse «matière sombre».

    La supersymétrie est justement une tentative des physiciens d’imaginer ce que pourrait être cette matière sombre, qui serait cinq fois plus abondante dans l’Univers que la matière ordinaire. SUSY suppute en effet que pour chaque particule du Modèle standard, il doit exister un «superpartenaire» beaucoup plus massif, mais très difficile à observer. Cependant, certains se disent que si de telles superparticules existaient, on devrait commencer à en voir dans les autres expériences du LHC — comme ATLAS et CMS, qui se déroulent à des énergies beaucoup plus grande que LHCb et qui ont des chances de générer des particules très massives, comme celles prédites par SUSY —, mais cela n’a pas été le cas jusqu’à présent.

    Et puis dans plusieurs versions de SUSY, les mésons-B doivent se désintégrer en muons et en antimuons beaucoup plus souvent qu’une fois par 300 millions. Toutes ces versions semblent donc maintenant condamnées.

    Cela ne signifie toutefois pas qu’il faille enterrer la supersymétrie. J’ai pu m’entretenir brièvement, hier, avec le physicien des particules Jean-François Arguin, un ancien des Berkeley Labs qui a maintenant un poste à l’Université de Montréal — et qui assiste justement au symposium, à Kyoto. «Il y a plusieurs paramètres dont on peut changer les valeurs (ce qui donne plusieurs versions différentes de SUSY, ndlr). Les résultats du LHCb défavorisent la supersymétrie pour plusieurs valeurs, mais il reste encore plusieurs versions qui autorisent les valeurs observées.»

    Fait un peu cocasse, M. Arguin m’avait dit au début de 2011 que si le LHC ne trouvait pas d’indice de supersymétrie d’ici la fin 2012, alors on pourrait commencer à entretenir des doutes assez «sérieux» à son sujet. Mais quand je le lui ai rappelé, hier, il a éclaté de rire avant de me demander, un sourire dans la voix : «Ah ? J’ai dit ça, moi ?»

    À son avis, il faudra attendre encore quelques années avant de magasiner les obsèques de SUSY. «En 2013, on va arrêter le LHC pour un ou deux ans et on va augmenter l’énergie des collisions presque par un facteur deux, ce qui va produire des particules plus massives. Alors je ne m’inquièterais pas avant 2017 ou 2018», a-t-il ajouté.


    • C’est certain que certains théoriciens vivent dans le déni ces jours-ci. La recherche théorique sur les supersymétries ayant drainé un tel bassin de chercheurs les deux dernières décennies que c’est un coup assez dur à prendre.

      La mise à niveau de 2013-2014 du LHC sera nécessaire pour aller dans les zones permettant d’exclure les variantes de SUSY. Mais, déjà LHCb nous dit que quelque soit le modèle retenu, il devra être très près du modèle Standard puisqu’il a une contrainte très importante de respecter les prédictions du mode de désintégration rare du quark de beauté du modèle Standard telles que mesurées par LHCb.

      Bonne nouvelle ou mauvaise nouvelle? Étant donné que les SUSY étaient devenues presque le saint Graal, je pense que nous pouvons parler d’une bonne nouvelle d’un point de vue scientifique. Ce n’est peut-être par la révolution attendue, mais c’en est une quand même. Cela permet de faire un grand ménage dans les candidats qui restent et oblige maintenant à aller de l’avant vers d’autres avenues, nous ne pouvons plus nous sentir confortables que les SUSY viendront nous sauver pour expliquer l’univers. Cela ne peut-être que sain pour la recherche.

    • On peut dire que le sujet suscite de chauds débats. Ça explique sans doute pourquoi il a été impossible de trouver quelqu’un pour sabrer le champagne suite à l’annonce.

    • Qu’il y aie des particules n’obéissant pas aux 4 interactions connues de la matière me semble concevable puisque les neutrinos entrent dans cette catégorie.
      Mais l’idée que la découverte de cette matière alternative puisse combler tous les vides de notre compréhension de l’Univers me semble absurde. Cela semble à mes yeux de profane n’être que du plâtrage théorique.

      Il me semble que si cette matière alternative affecte l’espace-temps suffisamment pour servir de noyau autour desquels se construisent les galaxies et amas galactiques, elle devrait conséquemment se trouver en concentration importante aux mêmes endroits que la matière ordinaire, par exemple sous nos pieds et à l’intérieur même des étoiles. Or, nul indice qu’il en soit ainsi.
      Non, m’est avis que nous ne cherchons pas au bon endroit et que l’explication est bien plus exotique et contre-intuitive.

      Peut-être cette matière alternative exerce-t’elle une forme d’anti-gravité la tenant loin des galaxies. Elle pourrait affecter le tissus de l’espace-temps sous forme de bosses au lieu de creux comme c’est le cas pour la matière ordinaire. Nous la chercherions dans ce cas précisément là où elle n’est pas. Il faudrait alors se tourner plutôt vers les grands vides séparant les filaments d’amas de galaxie. La déformation «positive» qu’elle induirait dans l’espace-temps pourrait facilement être confondu avec les observations actuelle et nous faire croire que nos galaxies sont plus massives qu’elle ne le sont en réalité. De plus, cela pourrait en partie expliquer l’accélération apparente de la fuite des galaxies et peut-être même répondre à quelques questions en rapport avec le Big Bang et la théorie inflationniste.
      Et là on parle toujours de cette matière alternative qui n’existe peut-être que dans des lubies de physiciens.
      Mais biensûr, la science se doit de se pencher sur ce qui est prouvable. Et une matière alternative fuyant farouchement la matière ordinaire serait par définition encore plus difficile à observer.

      Au-delà de cela il nous resterait à questionner le tissus de l’espace-temps lui-même à grande échelle. Ces «anomalies» gravitationnelles pourraient-elles n’avoir aucun lien avec la matière qui y réside mais être en fait l’indice de la réalité d’Univers parallèles entrelacés avec le nôtre et le déformant suffisamment pour y avoir semé les irrégularités de densité qui ont donné naissance aux amas galactiques?
      Nous chercherions encore une fois quelque chose qui par définition échappera toujours à notre observation et qui restera éternellement du domaine du théorique.

      Évidemment, je n’apporte aucun chiffre ni aucune observation pour étayer mes idées probablement farfelues. Vous m’en voyez sincèrement désolé.

      Mais malgré la possibilité de l’impossibilité de pouvoir trancher un jour, je demeure d’avis qu’il est notre devoir de continuer de chercher jusqu’au bout de nos moyens. Je le vois comme un devoir de l’humanité, et une forme de respect pour l’Univers qui a permis notre existence et qui a pris conscience de lui-même à travers nous.

    • En plus qu’il n’y a toujours aucune trace du WIMP (Weak Interacting Massive Particle) dans les nombreux détecteurs dédiés spécifiquement à cette recherche, ça augure mal. Quand on construit une hypothèse aussi élégante et audacieuse que SUSY, il y a des chances qu’elle se vérifie mais également beaucoup qu’elle soit tout simplement fausse.

    • @dr_strange,

      où êtes-vous allé chercher que les neutrinos n’obéissaient pas aux interactions connues? Il a une charge électrique nulle, il est donc insensible aux interactions électromagnétiques, il n’a pas de couleur, il est donc insensible aux interactions nucléaires fortes, toutefois, il est issue de l’interaction nucléaire faible, c’est son baptistaire. Et il a une faible masse, donc interagit avec la gravité malgré l’effet négligeable vue sa masse très faible.

      Pour la matière alternative, les collisions au LHC servent spécifiquement à créer ces particules que nous ne pouvons observer à l’état libre dans la nature.

      Mais, sans vouloir vous offenser, je lis vos descriptions et je les trouve pas mal plus tirées par les cheveux que les particules supersymétriques. Bien sûr, rien nous dit que l’univers est simple. Mais, en général, il est préférable de vérifier les hypothèses les plus simples en premier lieu.

      Mais, quoiqu’il en soit, ne soyez pas désolé, personne ne mourra que vous n’ayez pu étayer vos hypothèses.

    • Mon point est seulement, que l’expérience LHCb discrimine ses collaborateurs selon leur lieu provenance. La différence du coût ne s’exprime pas non seulement dans les salaires (”labour costs”) mais a d’autres conséquences (budget pour conférences, peer evaluations, publications et donc avancement scientifique). La preuve est dans le document ISBN: ISBN: 9290831693, entre autres. Merci de laisser le comment!

      Fallait l’exprimer en français et de manière compréhensible.
      JFC

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