La particule J/ψ est un méson charmé-anticharmé dont les désintégrations sont étudiées pour sonder la physique au-delà du modèle standard.La particule J/ψ est un méson — une particule composée d'un quark et d'un antiquark — plus précisément un quark charmé lié à son antiparticule, l'antiquark charmé. Elle a été découverte indépendamment en 1974 par deux équipes, l'une dirigée par Samuel Ting à Brookhaven et l'autre par Burton Richter au SLAC, dans un événement marquant qui a remodelé la physique des particules. Le J/ψ est remarquable pour sa durée de vie exceptionnellement longue pour une particule de sa masse, ce qui provient du fait que sa désintégration est supprimée par une règle de mécanique quantique connue sous le nom de règle OZI. Cette longévité en fait un excellent laboratoire pour étudier la force forte et pour rechercher des processus rares qui pourraient suggérer une nouvelle physique au-delà du modèle standard.
Le J/ψ a été découvert en novembre 1974, indépendamment par le groupe de Samuel Ting au laboratoire national de Brookhaven (qui l'a appelé « J ») et par le groupe de Burton Richter au SLAC (qui l'a appelé « ψ »). La découverte a été annoncée le 11 novembre 1974, et elle a été si rapide et si marquante qu'elle est devenue connue sous le nom de « révolution de novembre » en physique des particules. Ting et Richter ont partagé le prix Nobel de physique en 1976 pour cette découverte.
Le J/ψ est produit lors de collisions de particules à haute énergie, comme l'annihilation électron-positon, où l'énergie se convertit en paire charmé-anticharmé. Ses désintégrations sont étudiées en détectant les particules qu'il produit, telles que les muons, les électrons ou les photons. Comme le J/ψ est relativement lourd (environ 3,1 GeV/c²), il peut se désintégrer en de nombreux états finaux différents, et les taux relatifs de ces désintégrations — les rapports d'embranchement — sont sensibles à l'influence de nouvelles particules non découvertes qui pourraient apparaître dans les boucles quantiques. En mesurant ces taux avec une grande précision, les physiciens peuvent rechercher des écarts par rapport aux prédictions du modèle standard, ce qui signalerait une nouvelle physique.
Le J/ψ est utilisé comme outil d'étalonnage et comme sonde dans les expériences de physique des particules, comme celles du LHC au CERN et dans les usines à B, pour tester le modèle standard et rechercher des candidats à la matière noire via des désintégrations invisibles.
La découverte du J/ψ a été si inattendue qu'elle a été surnommée la « révolution de novembre » car elle a renversé la théorie des quarks alors en vigueur, qui prédisait que les quarks charmés seraient beaucoup plus lourds.
