Les désintégrations invisibles des particules express
Dans le détecteur BESIII, les particules jouent une pièce de théâtre : elles entrent en collision, naissent et se désintègrent, laissant des éclairs de lumière. Mais parfois, un acteur peut quitter la scène discrètement — par une porte dérobée que les caméras ne voient pas. Les physiciens ont cherché précisément ces désintégrations « silencieuses », où une particule se transforme en quelque chose d'invisible pour les instruments.
Pour cela, ils ont utilisé dix milliards d'événements avec la particule J/ψ — c'est comme passer en revue dix milliards de photographies du même instant. Ils ont cherché trois scénarios : le baryon sigma-plus se désintègre en un proton et une particule invisible, le xi-moins en un pion et une particule invisible, et le baryon lambda pourrait osciller en son antiparticule, ce qui violerait la loi de conservation du nombre baryonique. Dans aucun cas, ils n'ont trouvé quoi que ce soit de suspect.
Ces limites sont les plus strictes à ce jour. Elles lient les mains des théoriciens qui imaginent des modèles avec un secteur sombre : si des désintégrations invisibles existent, elles doivent être encore plus rares qu'on ne le pensait. La porte dérobée, si elle existe, est très étroite.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.08140
The BESIII experiment at BEPCII provides a clean environment to test baryon-dark sector connections and baryon-number violation. Using $$10^{10}$$ $$J/\psi$$ events, searches were performed for $$\Sigma^{+}\to p+\text{inv}$$, $$\Xi^{-}\to\pi^{-}+\text{inv}$$, and $$\bar{\Lambda}-\Lambda$$ oscillations. No excess was observed, yielding $$\mathcal{B}(\Sigma^{+}\to p+\text{inv})<3.2\times10^{-5}$$, $$\mathcal{B}(\Xi^{-}\to\pi^{-}+\text{inv})<(4-7)\times10^{-5}$$, and $$P(\Lambda)<4.4\times10^{-6}$$ (90\% C.L.). These are the most stringent limits on invisible baryon decays and $$\Delta B=2$$ transitions in strange baryons, probing new physics beyond the Standard Model.
La particule J/ψ a été découverte simultanément en 1974 par deux groupes — l'un aux États-Unis et l'autre en Chine — et son nom combine les deux désignations : J et ψ.
Dans la série « Dark Matter », des gens se retrouvent dans un monde où la physique habituelle ne fonctionne pas — comme dans la recherche de désintégrations invisibles, où l'énergie s'échappe vers une dimension inconnue.