LHCbLHCb (Large Hadron Collider beauty experiment : Expérience du LHC sur le quark beauté) est une expérience de physique des particules utilisant les collisions de protons produites au collisionneur LHC du CERN (Genève). Ce détecteur est spécialisé dans la physique des saveurs et la recherche de nouvelle physique par des méthodes indirectes comme la mesure de violation de la symétrie CP ou de taux d'embranchement de décroissances rares. Le détecteur LHCb se trouve sur la commune de Ferney-Voltaire en France au point 8 du LHC, à quelques mètres de la frontière suisse.
Violation de CPEn physique des particules, la violation de CP est une violation de la symétrie CP, c'est-à-dire de la combinaison de la symétrie C (symétrie de conjugaison de charge) et de la symétrie P (symétrie de parité). La symétrie CP indique que les lois de la physique devraient être les mêmes si une particule est échangée avec son antiparticule (symétrie C) tandis que ses coordonnées spatiales sont inversées (symétrie P, ou « miroir »).
Modèle standard de la physique des particulesvignette|upright=2.0|Modèle standard des particules élémentaires avec les trois générations de fermions (trois premières colonnes), les bosons de jauge (quatrième colonne) et le boson de Higgs (cinquième colonne). Le modèle standard de la physique des particules est une théorie qui concerne l'électromagnétisme, les interactions nucléaires faible et forte, et la classification de toutes les particules subatomiques connues. Elle a été développée pendant la deuxième moitié du , dans une initiative collaborative mondiale, sur les bases de la mécanique quantique.
Mathematical formulation of the Standard ModelThis article describes the mathematics of the Standard Model of particle physics, a gauge quantum field theory containing the internal symmetries of the unitary product group SU(3) × SU(2) × U(1). The theory is commonly viewed as describing the fundamental set of particles – the leptons, quarks, gauge bosons and the Higgs boson. The Standard Model is renormalizable and mathematically self-consistent, however despite having huge and continued successes in providing experimental predictions it does leave some unexplained phenomena.
Radioactivité βLa radioactivité β, radioactivité bêta ou émission bêta (symbole β) est, à l'origine, un type de désintégration radioactive dans laquelle une particule bêta (un électron ou un positon) est émise. On parle de désintégration bêta moins (β) ou bêta plus (β) selon qu'il s'agit de l'émission d'un électron (particule chargée négativement) ou d'un positon (particule chargée positivement). L'émission β est notamment ce qui permet la conversion d'un neutron en proton, par exemple dans les cas de transmutation comme du tritium (T) qui se transforme en hélium 3 (He) : ⟶ + e + .
Particle decayIn particle physics, particle decay is the spontaneous process of one unstable subatomic particle transforming into multiple other particles. The particles created in this process (the final state) must each be less massive than the original, although the total invariant mass of the system must be conserved. A particle is unstable if there is at least one allowed final state that it can decay into. Unstable particles will often have multiple ways of decaying, each with its own associated probability.
Interaction faiblethumb|right|330px|L'interaction faible déclenche la nucléosynthèse dans les étoiles. L'interaction faible (aussi appelée force faible et parfois force nucléaire faible) est l'une des quatre interactions fondamentales de la nature, les trois autres étant les interactions électromagnétique, forte et gravitationnelle. Elle est responsable de la désintégration radioactive de particules subatomiques et est à l'origine de la fusion nucléaire dans les étoiles.
Radioactivitévignette|Pictogramme signalant la présence de matière radioactive. (☢) vignette|La maison de Georges Cuvier, au Jardin des plantes de Paris, où Henri Becquerel découvrit la radioactivité en 1896. La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables (dits radionucléides ou radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres atomes (désintégration) en émettant simultanément des particules de matière (électrons, noyaux d'hélium, neutrons) et de l'énergie (photons et énergie cinétique).
Matrice CKMEn physique, et plus précisément dans le modèle standard de la physique des particules, la matrice CKM, ou matrice de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa, est une matrice unitaire qui contient les informations sur la probabilité de changement de saveur d’un quark lors d’une interaction faible. Techniquement, elle décrit la différence entre les états propres des quarks libres et les états propres des quarks en interaction faible. Si , et sont les états propres de masse, et , et sont les états propres de saveur, on a la relation : où est la matrice CKM.
Saveur (physique)La saveur, en physique des particules, est une caractéristique permettant de distinguer différents types de leptons et de quarks, deux sous-familles des fermions. Les leptons se déclinent en trois saveurs et les quarks en six saveurs. Les saveurs permettent de distinguer certaines classes de particules dont les autres propriétés (charge électrique, interactivité) sont similaires. Les dénominations des saveurs ont été introduites par Murray Gell-Mann, baptisant le quark étrange lors de la détection du kaon en 1964.
Chaîne de désintégrationvignette|Différents modes de désintégration radioactive : radioactivités α, β et β, capture électronique (ε), émission de neutron (n) et émission de proton (p). N et Z sont le nombre de neutrons et le nombre de protons des noyaux considérés. Une chaîne de désintégration, ou chaîne radioactive, ou série radioactive, ou désintégration en cascade, ou encore filiation radioactive, est une succession de désintégrations d'un radioisotope jusqu'à un élément chimique dont le noyau atomique est stable (par conséquent non radioactif), généralement le plomb (Pb), élément le plus lourd possédant des isotopes stables.
Désintégration du protonEn physique des particules, la désintégration du proton désigne un mode hypothétique de décroissance radioactive dans laquelle le proton se désintègre en des particules subatomiques plus légères, comme le pion neutre et le positron. Il n'existe actuellement aucune preuve expérimentale indiquant que la désintégration du proton se produise ; ce qui place la demi-vie théorique du proton à une valeur supérieure à 10 années. Dans le modèle standard, les protons (un type de baryon), sont théoriquement stables parce que le nombre baryonique est censé se conserver.
Grand collisionneur de hadronsvignette|Tunnel du LHC avec le tube contenant les électroaimants supraconducteurs. Le Grand collisionneur de hadrons (en anglais : Large Hadron Collider — LHC), est un accélérateur de particules mis en fonction en 2008 au CERN et situé dans la région frontalière entre la France et la Suisse entre la périphérie nord-ouest de Genève et le pays de Gex (France). C'est le plus puissant accélérateur de particules construit à ce jour, a fortiori depuis son amélioration achevée en 2015 après deux ans de mise à l'arrêt.
Radioactivité αLa radioactivité alpha (ou rayonnement alpha, symbolisé α) est le rayonnement provoqué par la désintégration alpha, soit la forme de désintégration radioactive où un noyau atomique X éjecte une et se transforme en un noyau Y de nombre de masse A diminué de 4 et de numéro atomique Z diminué de 2. En 1898, Ernest Rutherford découvre que la radioactivité émise par un minerai d'uranium est un mélange de deux phénomènes distincts qu'il appelle radioactivité α et radioactivité β.
Pentaquarkvignette|Schéma d'un pentaquark générique : quatre quarks et un antiquark (en jaune). Un pentaquark est une particule subatomique composée de cinq quarks qui a été prévue par les théoriciens en 1997. La recherche des pentaquarks (et des tétraquarks) est devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale, et plusieurs pentaquarks ont été produits au LHC, de type cqqq. L'existence des pentaquarks fut prédite initialement par Maxim Polyakov, et Victor Petrov de l' en 1997 ; mais leur théorie fut accueillie avec scepticisme.
TétraquarkEn physique des particules, un tétraquark est un méson exotique composé de quatre quarks. Les tétraquarks peuvent être considérés comme des particules virtuelles, tant leur durée de vie est courte. L'existence des tétraquarks a été prédite théoriquement dans les années 1960 dans le cadre de la chromodynamique quantique. La recherche des tétraquarks (et des pentaquarks) est ensuite devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale, et plusieurs tétraquarks ont été produits au LHC, de types cc et cq.
Incertitude de mesurevignette|Mesurage avec une colonne de mesure. En métrologie, une incertitude de mesure liée à un mesurage (d'après le Bureau international des poids et mesures). Elle est considérée comme une dispersion et fait appel à des notions de statistique. Les causes de cette dispersion, liées à différents facteurs, influent sur le résultat de mesurage, donc sur l'incertitude et in fine sur la qualité de la mesure. Elle comprend de nombreuses composantes qui sont évaluées de deux façons différentes : certaines par une analyse statistique, d'autres par d'autres moyens.
Oscillation des neutrinosvignette|Phénomène périodique L'oscillation du neutrino est un phénomène de la mécanique quantique dans lequel un neutrino créé avec une certaine saveur leptonique (neutrino électronique, muonique ou tauique) peut être mesuré plus tard ayant une saveur différente. La probabilité d'avoir une valeur donnée de cette propriété varie de façon périodique alors que la particule se propage. L'oscillation du neutrino est d'intérêt tant théorique qu'expérimental, puisque l'observation de ce phénomène implique la non-nullité de la masse de la particule, .
LuminositéEn astronomie, la luminosité est la quantité totale d'énergie émise par unité de temps (le flux énergétique), par une étoile, une galaxie, ou n'importe quel autre objet céleste. Elle s'exprime en pratique en luminosité solaire ( = ). Le flux lumineux, qui mesure plus particulièrement l'émission en lumière visible, peut également s'exprimer sur une échelle logarithmique par la magnitude absolue. En astronomie, elle représente la quantité totale d'énergie rayonnée (dans le domaine de l'électromagnétisme) par unité de temps par un astre.
B-factoryIn particle physics, a B-factory, or sometimes a beauty factory, is a particle collider experiment designed to produce and detect a large number of B mesons so that their properties and behavior can be measured with small statistical uncertainty. Tau leptons and D mesons are also copiously produced at B-factories. A sort of "prototype" or "precursor" B-factory was the HERA-B experiment at DESY that was planned to study B-meson physics in the 1990–2000s, before the actual B-factories were constructed/operational.
