Science : l'extraordinaire découverte qui pourrait révolutionner la physique et notre compréhension de l'univers

Cette découverte contredit l'une des théories les plus importantes et les plus réussies de la physique moderne.

À proximité de Chicago, aux États-Unis, un groupe de scientifiques a découvert que la masse d'une particule subatomique n'est pas ce qu'elle devrait être.

Cette mesure est le premier résultat expérimental concluant qui va à l'encontre de la célèbre théorie du modèle standard, utilisée depuis des années pour déterminer la masse approximative des particules subatomiques.

L'équipe a découvert que l'une de ces particules, connue sous le nom de boson W, pèse plus que ce que prévoit la théorie.

Ce résultat a été qualifié de "choquant" par le professeur David Toback, co-porte-parole du projet, car il pourrait conduire à l'élaboration d'une nouvelle théorie plus complète du fonctionnement de l'univers.

"Si les résultats sont vérifiés par d'autres expériences, le monde aura l'air différent", déclare l'universitaire à la BBC, qui envisage même "un changement de paradigme".

"Le célèbre astronome Carl Sagan a dit que "les affirmations extraordinaires nécessitent des preuves extraordinaires". Nous pensons l'avoir", a-t-il ajouté.

Quelle a été la conclusion ?

Les scientifiques du Fermilab Collider Detector (FCD), dans l'Illinois, ont découvert une différence minuscule dans la masse du boson W par rapport à ce que la théorie dit qu'elle devrait être : elle n'est que de 0,1%.

Si cela est confirmé par d'autres expériences, les implications seraient énormes.

Depuis cinquante ans, le modèle standard de la physique des particules prédit le comportement et les propriétés des particules subatomiques sans la moindre anomalie.

Jusqu'à maintenant.

L'autre porte-parole de la FCD, le professeur Georgio Chiarelli, a déclaré à la BBC que l'équipe de recherche avait du mal à en croire ses yeux lorsqu'elle a obtenu les résultats.

"Personne ne s'attendait à cela. On a pensé qu'on s'était peut-être trompé."

Mais les chercheurs ont passé en revue leurs résultats et ont essayé de trouver des erreurs.

Ils n'en ont pas trouvé.

Cette découverte, publiée dans la revue Science, pourrait être liée à des indices provenant d'autres expériences menées au Fermilab et au Grand collisionneur de hadrons (LHC), situé à la frontière franco-suisse.

Ces résultats non encore confirmés suggèrent également des écarts par rapport au modèle standard, peut-être en raison d'une cinquième force de la nature qui n'a pas encore été découverte.

Mise à jour nécessaire

Les physiciens savent depuis un certain temps que la théorie doit être mise à jour.

Ses postulats ne peuvent pas expliquer la présence d'une matière invisible dans l'espace, appelée matière noire, ni l'expansion accélérée continue de l'univers par une force appelée énergie noire.

Ils ne peuvent pas non plus expliquer la gravité.

Mitesh Patel, un expert de l'Imperial College London qui travaille au LHC, estime que si le résultat de Fermilab est confirmé, il pourrait être le premier d'une longue série qui annoncerait le plus grand changement dans notre compréhension de l'univers depuis les théories de la relativité d'Einstein il y a 100 ans.

"L'espoir est qu'en fin de compte, nous verrons une découverte spectaculaire qui non seulement confirme que le modèle standard s'est effondré en tant que description de la nature, mais qui nous donne également une nouvelle direction pour nous aider à comprendre ce que nous sommes", a-t-il déclaré.

"Si cela se confirme, il faudra trouver de nouvelles particules et de nouvelles forces pour expliquer comment rendre ces données cohérentes", a-t-il ajouté.

Précautions à prendre

Mais l'enthousiasme de la communauté des physiciens est tempéré lorsque les expériences précédentes sont passées en revue.

Bien que le résultat du Fermilab soit la mesure la plus précise de la masse du boson W à ce jour, il ne correspond pas à deux autres des mesures les plus précises obtenues lors d'expériences précédentes et qui sont conformes au modèle standard.

"Nous devons savoir ce qui se passe avec la mesure", explique le professeur Ben Allanach, physicien théoricien à l'université de Cambridge.

"Le fait que deux autres expériences en accord l'une avec l'autre et avec le modèle standard soient en désaccord avec cette expérience m'inquiète", ajoute-t-il.

Tous les regards sont désormais tournés vers le Grand collisionneur de hadrons, qui doit redémarrer ses expériences après une mise à niveau de trois ans.

L'espoir est que ces études fournissent les résultats qui jetteront les bases d'une nouvelle théorie de la physique, plus complète.

"La plupart des scientifiques seront un peu prudents", dit Patel.

"Nous sommes déjà passés par là et avons été déçus, mais nous espérons tous secrètement que c'est vraiment le cas et que nous verrons de notre vivant le genre de transformation dont nous avons entendu parler dans les livres d'histoire", dit-il.