Physique des particules : la France entre dans la collaboration internationale BELLE-II

Institutionnel

Le 26 octobre, la France est devenue le vingt-quatrième pays de la collaboration internationale Belle II. Cette expérience de physique des particules va enregistrer dès 2018 les collisions électron-positron délivrées par le collisionneur SuperKEKB, situé à KEK au Japon, près de Tokyo. Son but : mettre en évidence des signes de nouvelle physique, non décrite par le modèle standard de la physique des particules par des mesures de très haute précision. Deux laboratoires de l’IN2P3, le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL, CNRS/Université Paris-Sud) et l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC, CNRS/Université de Strasbourg) sont actuellement impliqués sur cette expérience.

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11 octobre 2017 : Un nouveau pays dans la collaboration BELLE-II Cérémonie en présence de Laurent Pic, ambassadeur de France au Japon. © KEK IPNS

Pour célébrer l’entrée de la France dans BELLE-II, une cérémonie de lever du drapeau français a eu lieu le 11 octobre sur le site de l’expérience au Japon, en présence de Laurent Pic, ambassadeur de France au Japon, des directions de KEK et de l’IN2P3, ainsi que des physiciens et physiciennes de l’IPHC et du LAL participant à l’expérience. La cérémonie a été suivie d’une visite du détecteur. Le Memorandum of Understanding liant le CNRS et la collaboration scientifique a été signé le 26 octobre à Strasbourg par Masanori Yamauchi, directeur général du laboratoire KEK et Reynald Pain, directeur de l’IN2P3.

Le collisionneur SuperKEKB est le premier grand accélérateur mis en œuvre depuis le Grand collisionneur de hadrons, le LHC. Bien que loin d'atteindre les hautes énergies de ce dernier, il sera le plus "lumineux" au monde. La nouvelle machine conçue et construite par une équipe de physiciens, de physiciennes, d'ingénieurs et d'ingénieures japonais produira 40 fois plus de collisions par seconde que son prédécesseur KEKB. Au point d'interaction, se situera le détecteur BELLE-II. La luminosité sans précédent du collisionneur permettra d'étudier finement les propriétés de certaines particules comme les quarks b et c ou encore le lepton tau. Le modèle standard de la physique des particules sera ainsi mis à l'épreuve dans ses propriétés les plus subtiles comme la symétrie de charge-parité (CP) qui pourrait être la clé de la suprématie de la matière sur l'antimatière dans l'Univers.

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Signature du MOU le 26 octobre à Strasbourg par Masanori Yamauchi, directeur général du laboratoire KEK et Reynald Pain, directeur de l’IN2P3 © Nicolas Busser - CNRS/IN2P3/IPHC

 

La contribution de l’IN2P3 à BELLE-II

Avant BELLE-II, l’IN2P3 était impliqué dans l’expérience BABAR à SLAC aux États-Unis qui étudiait également la symétrie CP dans la désintégration de particules contenant le quark b (mésons beaux ou B). À ce jour, le groupe français de BELLE-II compte une dizaine de scientifiques du LAL à Orsay et de l’IPHC à Strasbourg, qui espère s’étoffer rapidement avec l’arrivée de nouveaux laboratoires français. Les chercheur·es des deux laboratoires seront impliqué·es dans l’analyse des collisions. Au LAL, les scientifiques se sont engagé.es dans l’identification des particules émises à l’avant avec le sous-détecteur Cerenkov à aérogel (ARICH) alors qu’à l’IPHC le groupe s’est impliqué dans la reconstruction des traces des particules chargées.

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Photo de famille autour du détecteur BELLE-II à KEK, Japon © KEK IPNS

Le CNRS apporte également une contribution importante via des activités à l'interface entre machine et détecteur. Ainsi, le LAL a pris en charge la réalisation d’un des luminomètres de BELLE-II, un dispositif de contrôle rapide de la luminosité à l'aide de capteurs en diamant artificiel monocristallin, tandis que l'Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC, CNRS/Université de Strasbourg) travaille à caractériser les bruits de fond induits dans le détecteur par les faisceaux à l'aide de détecteurs équipés de capteurs CMOS pixellisés (le détecteur Plume, un des éléments du projet BEAST). Enfin, au LAL, une chercheuse théoricienne joue un rôle moteur, depuis quatre ans, dans un programme de collaboration entre théoricien·nes et expérimentalistes, qu’elle a initié.

 

Qu’est-ce que BELLE 2 ? (en anglais)

 

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