Une 5ème force de la nature en technicouleur?

La science reconnait actuellement quatre forces fondamentales: la gravité, l’électromagnétisme, et les forces nucléaires “forte” et “faible”. Pour une description et mise en contexte de ces forces je conseille l’article sur wikipedia. Ces quatre forces ont aujourd’hui des caractéristiques très différentes mais il est généralement admis dans le cadre du modèle standard qu’à l’origine, c’est-à-dire au moment du Big Bang, ces forces avaient des puissances équivalentes – ce qui fonde la recherche d’une Grande Théorie Unifiée pour rassembler ces quatre forces en une seule “super force”. 

En physique quantique, l’action de ces forces est décrite par l’échange de bosons virtuels, c’est-à-dire de particules dont la réalité matérielle n’est pas (encore) observée mais qui sont rendues nécessaires par la théorie qui cherche à expliquer les phénomènes observés. Le fameux boson de Higgs, dont j’ai déjà parlé sur ce blog, en fait partie – c’est lui qui est censé donner leur masse aux particules élémentaires et qui est activement recherché par le LHC et le Tevatron. Mais, comme souvent ces derniers temps en physique, il y a du neuf: une observation bizarre a eu lieu suite à l’expérience dite CDF au sein de l’accélérateur de particules Tevatron du Fermilab. Quelque chose qui ne colle pas avec le modèle standard et qui, si la marge d’erreur actuelle de 1 sur 1000 de cette observation peut être définitivement éliminée, ouvrirait la porte à une 5ème force en plus de quatre déjà connues, la force “Technicolour”.

Malgré ce nom qui fait plus penser à une télévision qu’à une force fondamentale, la théorie Technicolour date d’une trentaine d’années et a pour objectif d’analyser la brisure de symétrie électrofaible au-delà du modèle standard. En clair, la théorie Technicolour remplace le boson de Higgs (source de masse dans le modèle standard) par un autre mécanisme:  les bosons W et Z obtiendraient leurs masses par une nouvelle interaction entre des champs particuliers dits de jauge. Par rapport au modèle standard, Technicolour a notamment l’avantage de ne pas se heurter au problème de la hiérarchie, mais en contrepartie il implique l’existence d’une 5ème force fondamentale. Cette force serait similaire à la force nucléaire forte, mais opérerait à haute énergie. Technicolour propose également des particules candidates pour expliquer la matière noire (ou sombre) différentes des WIMP, actuels candidats issus du modèle standard.

Ce modèle fut étudié dans les années 1990 par Kenneth Lane (Boston University) et Estia Eichten (Fermilab), qui prédirent qu’une particule correspondant à cette nouvelle force, le technirho, devrait se désintégrer sous forme d’un boson W et d’un technipion. Selon un récent article publié par ces chercheurs, le technipion aurait une masse d’environ 160 GeV et pourrait être la particule à l’origine de l’observation mystérieuse faîte au Tevatron…

Selon Lane, si c’est bien le cas les chercheurs vont arrêter la chasse au Higgs et se tourner vers ce nouveau monde riche en particules inconnues. Le LHC est également en train de collecter des données afin d’effectuer la même recherche, déjà en 2008 Adam Martin proposait que certaines signatures vues au LHC pointaient vers une origine Technicolour.. Il va falloir encore un temps d’analyse des données de plusieurs mois pour en savoir plus. On verra alors sur quoi le LHC (seul en course du fait de l’arrêt imminent du Tevatron) focalise ses ressources. L’abandon officiel du boson de Higgs, même si le terrain est depuis longtemps préparé avec un ensemble de théories alternatives dont la technicolour, sonnerait comme un coup de tonnerre dans le petit monde de la physique des particules.

 

Sources: http://arxiv.org/abs/1104.0699 et http://www.newscientist.com/article/dn20357-mystery-signal-at-fermilab-hints-at-technicolour-force.html?page=1

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