Modèle standard de la physique des particules : les muons de la discorde

Supercalculateurs à la rescousse
Tech 2 min
Modèle standard de la physique des particules : les muons de la discorde
Crédits : Pobytov/iStock

Depuis plus de 10 ans, les muons « font tourner la tête des physiciens », car une mesure expérimentale ne correspond pas à la théorie du Modèle standard de la physique. D’où vient le problème ? Impossible à dire pour le moment, mais des calculs réalisés sur plusieurs supercalculateurs européens ouvrent de nouvelles perspectives. 

Nous avons déjà eu l’occasion de l’expliquer : toute la matière de l’Univers est composée de six particules élémentaires regroupées dans deux grandes familles : les leptons et les quarks (par paquet de six à chaque fois). Dans la première catégorie, on retrouve une particule assez largement connue : l’électron.

À l’intérieur de chaque famille, les particules sont regroupées par deux selon leur « génération ». Dans le cas des leptons, le neutrino et l’électron constituent la première. Ce sont les particules les plus légères et les plus stables. 

Avec la seconde génération, la masse augmente mais la stabilité est en baisse ; il s’agit respectivement des neutrino muonique et muon. Le phénomène s’accentue avec la troisième génération correspondant aux neutrino tauique et tau. On compare souvent les muons et taus à des « cousins » de l’électron.

Dans la pratique, seules les particules élémentaires de première génération sont couramment observées ; il faut généralement plonger au cœur des accélérateurs de particules pour observer et étudier les autres.

L’Univers est pour rappel régi par quatre interactions fondamentales : la force forte, la force faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle (détaillés par ici). Le Modèle standard de la physique des particules décrit comment tout ce petit monde fonctionne ensemble… ou presque. En effet, la force gravitationnelle n’est pas prise en compte, elle est actuellement décrite par la théorie de la relativité générale (mais c’est une autre histoire).

Le Modèle standard résumé en 30 secondes 

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