Les physiciens ont établi de nouvelles limites pour la masse des leptoquarcs

Les physiciens ont établi de nouvelles limites pour la masse des leptoquarcs

À son niveau le plus fondamental, la matière est composée de deux types de particules: les leptons, comme un électron, et les quarks, qui forment ensemble des protons, des neutrons et d'autres particules constitutives.

Selon le modèle standard de physique des particules, les leptons et les quarks sont divisés en trois générations avec une masse croissante. Sinon, ces deux types de particules sont différents. Mais certaines théories qui étendent le modèle standard prédisent l'existence de nouvelles particules appelées leptoquarks qui combineront quarks et leptons en interagissant avec les deux.

Un nouvel article de la collaboration CMS rend compte des résultats d'une recherche récente de leptoquarks qui interagiront avec les quarks et leptons de troisième génération (quarks up et down, tau lepton et neutrinos tau).

Ces leptoquarks de troisième génération sont une explication possible des nombreuses contradictions avec le modèle standard (ou «anomalies») qui ont été observées dans certaines transformations de particules, appelées mésons B, mais qui n'ont pas encore été confirmées. Par conséquent, il y a une raison supplémentaire de rechercher ces particules hypothétiques.

L'équipe CMS a recherché des leptoquarks de troisième génération dans un échantillon de données de collision proton-proton qui ont été produites au Grand collisionneur de hadrons (LHC) à 13 TeV et ont été détectées dans l'expérience CMS entre 2016 et 2018.

Les physiciens ont étudié des paires de leptoquarks, qui peuvent se transformer en quark up ou down et un lepton tau ou un neutrino tau, ainsi que des leptoquarks individuels, qui se forment avec un neutrino tau et se transforment en quark up et un lepton tau.

Jusqu'à présent, les chercheurs du CMS n'ont trouvé aucune indication que de tels leptoquarks aient été formés par des collisions.

Cependant, ils ont pu établir une limite de masse inférieure: ils ont constaté que ces leptoquarks doivent avoir une masse d'au moins 0,98-1,73 TeV, en fonction de leur propre spin et de la force de leur interaction avec le quark et le lepton. Ces contraintes sont parmi les plus strictes pour les leptoquarcs de troisième génération, et elles permettent d'exclure une partie de la gamme des masses de leptoquarques qui pourraient expliquer les anomalies du méson B.

La recherche des leptoquarcs se poursuit.