En 2018, le Grand collisionneur de hadrons a mené une collecte de données particulière : le détecteur CMS a capté des collisions de protons à une vitesse effrénée pour accumuler dix milliards de particules contenant un quark beauté. Ces particules, les mésons B, vivent des fractions de seconde infimes et se désintègrent en particules plus légères, comme un train surchargé qui lâche ses wagons en marche.

Le modèle standard prédit la fréquence à laquelle les différents types de mésons B devraient être produits, mais des mesures précises sont nécessaires pour vérifier ces prédictions. Les scientifiques de la collaboration CMS ont mesuré combien de B+, B0 et B0s sont produits — trois variétés qui se distinguent par le quark léger associé au quark beauté. Il s'avère que les rapports de leurs quantités varient en fonction de l'énergie et de l'angle d'émission de la particule.

Pour obtenir ces chiffres, les physiciens ont utilisé deux modes de désintégration des mésons B : en particules contenant un quark charmé (ces désintégrations apparaissent comme des gerbes de particules ordinaires) et en particules contenant un J/ψ (ces désintégrations laissent une signature nette de deux muons). En comparant les deux modes, ils ont également précisé la fréquence à laquelle les mésons B choisissent l'un ou l'autre chemin de désintégration.

Le test de la symétrie d'isospin — l'idée que le proton et le neutron devraient se comporter de manière identique dans les interactions fortes — a montré que, dans les limites de précision des mesures, la symétrie est respectée. C'est une brique de plus dans les fondations de notre compréhension de la façon dont les quarks s'assemblent pour former des particules.