Les physiciens du CERN ont annoncé la confirmation sans équivoque de la désintégration ultra-rare d’un kaon chargé positivement en un pion chargé positivement et une paire neutrino-antineutrino.
Cette désintégration, notée K+→π+νν, est l’une des plus rares jamais observées. Dans le modèle standard de la physique des particules, moins d’un kaon sur 10 milliards est censé se désintégrer de cette manière.
La collaboration NA62 a mesuré la fraction de kaons se désintégrant ainsi à 13,0 ± 3,3 × 10-11, avec une précision relative de 25 %. Ce résultat est environ 50 % supérieur à la prédiction du modèle standard, mais il est compatible avec celui-ci compte tenu de l’incertitude globale.
**À la recherche d’une nouvelle physique**
Cette observation est cruciale car les modèles théoriques suggèrent que la désintégration K+→π+νν est extrêmement sensible aux écarts par rapport au modèle standard. Cela en fait l’un des processus les plus intéressants pour rechercher des preuves de nouvelle physique au-delà du modèle standard.
**Un exploit technique**
Pour détecter cette désintégration rare, l’expérience NA62 a produit des kaons en projetant un faisceau intense de protons du Super Proton Synchrotron du CERN sur une cible immobile. Près de 6 % des particules produites étaient des kaons chargés positivement.
L’expérience a mesuré avec précision les produits de désintégration des kaons en identifiant et en mesurant toutes les particules produites à l’exception des neutrinos, dont la présence a été déduite de leur énergie manquante.
**Un grand pas en avant**
Les données des années 2021 et 2022, collectées après des améliorations du détecteur, ont permis à NA62 d’opérer à des intensités de faisceau 30 % plus élevées. Combinées à des améliorations des techniques d’analyse des données, ces mises à niveau matérielles ont permis de collecter les candidats à la désintégration 50 % plus rapidement qu’auparavant.
« Cette mesure repose sur l’identification de la désintégration K+ sur 10 milliards qui constitue notre signal et sur la garantie qu’il ne s’agit pas de l’une des 9 999 999 999 autres désintégrations qui peuvent imiter le signal », explique l’analyste principal des données, Joel Swallow.
**Perspectives d’avenir**
L’expérience NA62 continuera à collecter des données, ce qui devrait lui permettre de tester la possibilité d’une nouvelle physique dans cette désintégration au cours des prochaines années.
« La recherche d’indices de nouvelle physique dans cette désintégration nécessite plus de données, mais ce résultat constitue un grand pas en avant et renforce encore le vif intérêt pour cette ligne de recherche », déclare Karim Massri, coordinateur de la physique pour NA62.
**Mots-clés :** CERN, NA62, désintégration des kaons, modèle standard, nouvelle physique, particules exotiques