Chasse aux particules fantômes : ce que Belle II a vu ✎ express

Au laboratoire japonais KEK, des électrons et leurs antiparticules — les positrons — entrent en collision à l'intérieur du détecteur Belle II. Lors de ces collisions, de nouvelles particules naissent brièvement. Parmi elles, la J/ψ, un état lié d'un quark charmé et de son antiquark. Les physiciens ont mesuré la fréquence d'apparition de paires d'autres particules — pions, kaons ou protons — en compagnie de la J/ψ.

Les mesures ont été effectuées à des énergies de collision allant de 3,8 à 7 gigaélectronvolts. Pour les pions et les kaons, les résultats concordent avec les données précédentes de l'expérience Belle. En revanche, le processus de production d'une paire proton-antiproton accompagnée d'une J/ψ a été étudié pour la première fois. Les événements étaient rares, et le graphique de la section efficace ne montre aucun pic ni creux notable.

Les physiciens ont également recherché des particules exotiques, appelées états charmonium-like. Ce sont des objets hypothétiques qui ne s'inscrivent pas dans le schéma simple d'un quark et d'un antiquark. Aucune trace de ces particules n'a été trouvée dans les données de Belle II. Mais le simple fait de mesurer précisément la section efficace constitue une étape importante : les théoriciens peuvent désormais tester leurs modèles.