Découverte d’une cinquieme force fondamentale de l’univers ?

Une expérience de laboratoire en Hongrie a découvert une anomalie dans la désintégration radioactive qui pourrait être la signature d’une cinquième force fondamentale inconnue de l’univers si les preuves résistent aux analyses.


Selon les physiciens de l'Institute for Nuclear Research en Hongrie, cet appareil, un spectromètre d'électron/positron, a trouvé la preuve d'une nouvelle particule.
Selon les physiciens de l'Institute for Nuclear Research en Hongrie, cet appareil, un spectromètre d'électron/positron, a trouvé la preuve d'une nouvelle particule.

Attila Krasznahorkay de la Hungarian Academy of Sciences et ses collègues ont publié leurs résultats surprenants en 2015 sur arXiv et dans la revue Physical Review Letters (Papier complet via Sci-Hub) en janvier 2016. Ce papier suppose l’existence d’un boson de lumière qui est 34 fois plus lourd qu’un électron et ce papier a été totalement négligé par les scientifiques pendant des semaines.

Mais le 25 avril 2016, un groupe de physiciens théoriciens donne de la visibilité au papier en publiant leur propre analyse sur arXiv. Les théoriciens ont montré que les données n’entraient pas en conflit avec des expériences précédentes et ils ont conclu que cela pourrait être la preuve d’une cinquième force fondamentale de l’univers. Nous l’avons ramené de l’obscurité selon Jonathan Feng de l’université de Californie et auteur du nouveau papier.

4 jours plus tard, 2 collègues de Feng ont discuté de la découverte dans un atelier du SLAC National Accelerator Laboratory en Californie. Les autres chercheurs étaient sceptiques, mais ils étaient excités par l’idée selon Bogdan Wojtsekhowski, un physicien du Thomas Jefferson National Accelerator Facility en Virginie. De nombreux participants de l’atelier ont proposé différentes méthodes pour prouver ou non la découverte. Des groupes en Europe et aux États-Unis ont déclaré qu’ils pourraient confirmer ou infirmer l’expérience du laboratoire hongrois dans les 12 prochains mois.

La recherche pour de nouvelles forces

Actuellement, nous connaissons 4 forces fondamentales de l’univers. La gravitation, l’électromagnétisme et la force nucléaire forte et faible. Mais les chercheurs ont beaucoup de théories sur une de l’univers. Cette dernière décennie, la recherche pour de nouvelles forces a stagné à cause de l’incapacité du modèle standard de la à expliquer la matière noire, une substance invisible qui compose 80 % de notre univers. Les théoriciens ont proposé plusieurs particules exotiques de matière et transporteuses de force incluant des photons noirs par rapport aux photons classiques qui transportent la force électromagnétique.

Krasznahorkay a déclaré que son groupe cherchait la trace de ce photon noir, mais l’équipe de Feng a déclaré qu’ils ont trouvé quelque chose de différent. L’équipe hongroise a propulsé des photons sur de fines cibles de lithium-7. Cela a créé un noyau instable de beryllium-8 qui s’est désintégré et qui a craché des paires d’électrons et de positrons. Selon le modèle standard, les physiciens doivent voir une baisse des paires observées à mesure de l’augmentation de l’angle de la trajectoire de l’électron et du positron. Mais l’équipe rapporte qu’à un angle de 140 degrés, le nombre d’émissions a augmenté, en créant une bosse (Bump), quand le nombre des paires s’est placé contre l’angle avant de baisser de nouveau avec des angles plus élevés.

La confiance dans la bosse

Krasznahorkay a déclaré que la bosse est une preuve solide qu’une fraction infime du beryllium-8 instable a perdu son énergie supplémentaire sous la forme d’une nouvelle particule qui s’est ensuite désintégrée dans une paire d’électron/positron. Ce chercheur et ses collègues ont calculé que la masse de la nouvelle particule doit être de 17 mégaélectronvolts (MeV).

Nous sommes très confiants dans nos résultats expérimentaux selon Krasznahorkay. Il a déclaré que son équipe a répété ce test plusieurs fois au cours des 3 dernières années et cela permet d’éliminer toutes les erreurs possibles. Et si leur test est correct, alors les chances d’une anomalie sont de 1 sur 200 milliards et cela signifie qu’il y a quelque chose.

Feng et ses collègues ont déclaré que la particule à 17 MeV n’est pas un photon noir. Après avoir analysé l’anomalie en cherchant des propriétés consistantes avec de précédentes expériences, ils ont conclu que la particule pourrait être un Boson X protophobe. Une telle particule pourrait transporter une force de courte portée extrême qui agirait plusieurs fois sur des distances de la largeur d’un noyau atomique. Et le photon noir devait coupler des électrons et des protons tandis que le nouveau boson pourrait coupler des électrons et des neutrons. Feng a déclaré que ce groupe cherche dans cette voie tout en vérifiant s’il n’y a pas d’autres particules qui pourraient expliquer cette anomalie. Mais le boson protophobe est la possibilité la plus directe.

Un couple non conventionnel

Jesse Thaler, un physicien théoricien du MIT a déclaré que le couple non conventionnel proposé par Feng diminue les chances que ce soit une nouvelle particule. Ce n’est pas la première chose que je proposerais si je voulais augmenter le modèle standard de la physique. Mais il ajoute qu’il prête attention à la proposition. Peut-être que c’est notre premier aperçu dans les physiques derrière l’univers visible selon ce chercheur.

Les chercheurs n’auront pas à attendre longtemps avant de déterminer ou non l’existence de la . L’expérience DarkLight est conçue pour chercher des photons noirs dans des masses de 10 à 100 MeV en propulsant des électrons sur une cible en gaz d’hydrogène. Mais avec cette découverte, ils vont se concentrer sur la région de 17 MeV et ils pourront trouver quelque chose dans les 12 prochains mois.

On a également l’expérience LHCb du CERN qui va chercher le boson proposé. Le laboratoire du CERN va étudier les désintégrations de quark-antiquark et 2 expériences vont lancer des positrons sur une cible fixe, la première à l’INFN Frascati National Laboratory à côté de Rome qui va démarrer en 2018 et l’autre au Budker Institute of Nuclear Physics dans la ville sibérienne de Novosibirsk. Rouven Essig, un physicien théoricien à l’université de Stony Brook et l’un des organisateurs de l’atelier SLAC, a déclaré que les propriétés étranges du boson réduisent les chances d’une confirmation. Mais il serait insensé de ne pas le tester, car la nature nous a déjà surpris dans le passé.

 

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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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1 réponse

  1. serge dit :

    Du nouveau 3 ans après ?

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