• Physique: la collaboration CMS a fourni des nouvelles limites pour la masse des leptoquarks de la troisième génération, qui sont les plus étroites à ce jour!____¤201809

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Search for third-generation scalar leptoquarks decaying to a top quark and a τ lepton at s= 13 TeV» ont été publiés dans la revue The European Physical Journal C et sont disponibles en pdf, a permis à la collaboration CMS de fournir des nouvelles limites pour la masse des leptoquarks de la troisième génération, qui sont les plus étroites à ce jour.

     

    Rappelons tout d'abord que «la matière est constituée de particules élémentaires, que le Modèle standard de la physique des particules sépare en deux grandes familles: celle des leptons (à laquelle appartiennent entre autres les électrons et les neutrinos) et celle des quarks (les particules constituant les protons et les neutrons).

     

    Alors que «dans le Modèle standard, ces deux familles sont totalement distinctes, car leurs charges électriques et leurs nombres quantiques sont différents», des théories allant au-delà du Modèle standard, «notamment certaines théories dites de grande unification», qui visent à unifier les forces forte, faible et électromagnétique, «conjecturent que les leptons et les quarks s'unissent à hautes énergies et forment alors des leptoquarks».

     

    Concrètement, les leptoquarks serait des particules hybrides «ayant à la fois les propriétés des leptons et celles des quarks, ainsi que le même nombre de générations» de sorte qu'elles pourraient se 'séparer' «pour former l'une ou l'autre de ces deux particules». De plus, «les leptons pourraient se transformer en quarks, et vice-versa». Relevons aussi que ces particules hypothétiques pourrait éventuellement «expliquer certaines anomalies détectées par les expériences LHCb, Belle et BaBar lorsqu'elles ont mesuré les propriétés des mésons B».

     

    En tout cas, si les leptoquarks existent, «ils doivent être très lourds et se transformer (ou se 'désintégrer') rapidement en leptons ou en quarks, des particules plus stables». Du fait «que les leptoquarks devraient se transformer en un lepton et un quark», on recherche avec le LHC des «signatures caractéristiques qui apparaîtraient dans les 'produits de désintégration'», en l'occurrence «dans le cas des leptoquarks de la troisième génération, le lepton pourrait être un tau ou un neutrino du tau, et le quark un quark t ou un quark b».

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée, en «s'appuyant sur des données récoltées en 2016 à une énergie de 13 TeV», rapporte les résultats de la recherche, par la collaboration CMS auprès du LHC, de leptoquarks de la troisième génération (LQ3), en se focalisant «sur les LQ3 produits dans les collisions qui se seraient transformés en paires formées d'un quark t et un lepton tau».

     

    Au bout du compte, comme «après avoir passé au crible les collisions à la recherche de caractéristiques spécifiques, les scientifiques de CMS n'ont pas remarqué de pic dans les données pouvant signaler l'existence de leptoquarks de la troisième génération», l'étude aboutit à la conclusion «que tout LQ3 se transformant exclusivement en une paire quark t-tau devrait avoir une masse d'au moins 900 GeV, c'est-à-dire cinq fois plus lourde que celle du quark t, la particule la plus lourde jamais observée». Soulignons que «ces nouvelles limites pour la masse des leptoquarks de la troisième génération, fixées par CMS, sont les plus étroites à ce jour».

     

    D'autre part, la collaboration CMS, «qui a aussi cherché des leptoquarks de la troisième génération se transformant en un lepton tau et un quark b», a conclu «que leur masse devrait être d'au moins 740 GeV». Toutefois, il faut savoir que «ces résultats proviennent de l'analyse d'une partie seulement des données collectées grâce au LHC à une énergie de 13 TeV, en 2016».

     

     


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