Physique des particules : Zoom sur BELLE-II à l'aube du redémarrage de l'expérience

Des améliorations importantes

Après un arrêt technique d'un an et demi, l'expérience Belle II, située à Tsukuba au Japon, est prête à reprendre des données. Cette pause a permis d'apporter plusieurs améliorations à l'accélérateur SuperKEKb et au détecteur lui-même. Des blindages ont notamment été rajoutés à l’accélérateur afin de réduire le bruit de fond venant des faisceaux. La modification majeure a consisté à installer la deuxième couche du détecteur de vertex à pixel (partie centrale du détecteur), ce qui est important pour les mesures de violation CP dépendantes du temps qui permettent de caractériser les différences de comportement entre la matière et l'antimatière. D'ici décembre 2023, le détecteur sera peu à peu remis en route et prendra des données avec les particules venant du rayonnement cosmique. L'accélérateur redémarrera, quant à lui, début 2024 afin de produire des collisions jusqu'en juillet, avec l'objectif de battre le record mondial de luminosité instantanée qu'elle a précédemment obtenu à 4,7.10³⁴ /cm²/s. 

Premières analyses des données de BELLE-II

Durant cet arrêt technique, les physicien·nes de l'expérience ont analysé les données enregistrées entre 2019 et 2022, correspondant à une statistique de 424 fb-1, soit environ la moitié de l'échantillon de l'expérience précédente, Belle. De nombreux résultats ont été présentés aux conférences de l'été 2023, dont notamment un premier indice de la transition rare de quarks b se désintégrant en quark étrange et deux neutrinos (b → s ν anti-ν) en utilisant la désintégration du méson B+ en K+ ν anti-ν. Ces résultats, auxquels ont significativement contribué l’équipe de l’IPHC Strasbourg ont également été également présentés en séminaire au CERN le 7 novembre dernier. 

Cette désintégration est prédite avec une grande précision par le modèle standard de la physique des particules, à un taux de l’ordre de 5.10^-6. Il s’agit donc d’une fréquence très faible mais qui représente avant tout un challenge d'un point de vue expérimental car la seule particule visible de l'état final est un kaon, difficilement différentiable de la multitude de kaons semblables produits couramment dans l’expérience dans les désintégrations des mésons beaux. Belle-II offre des conditions expérimentales uniques permettant la recherche d’un état final de ce type constitué d’une grande partie invisible, notamment du fait de l’excellente connaissance de l’énergie et de l’impulsion totales de la collision des leptons, permettant de contraindre cinématiquement la partie invisible. 

Mouvements dans la collaboration

Enfin, côté management, Karim Trabelsi, anciennement chercheur à IJClab et actuellement directeur du laboratoire de recherche international TYL, a pris la fonction de porte-parole de la collaboration Belle II en juin dernier pour un mandat de 2 ans. Au niveau de l'IN2P3, il est remplacé par Justine Serrano, chercheuse au CPPM, comme responsable scientifique du Master Projet Belle II.