Dans une étude révolutionnaire menée au Grand collisionneur de hadrons (LHC), la collaboration CMS a examiné le comportement des quarks top par rapport à la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. Cette recherche, rapportée le 23 janvier 2025, confirme que les principes fondamentaux de la relativité restent intacts, même dans des conditions extrêmes.
Au cœur de cette enquête se trouve le concept de symétrie de Lorentz, qui affirme que les résultats expérimentaux ne sont pas affectés par l'orientation ou la vitesse de l'expérience. Bien que la relativité restreinte ait prouvé sa robustesse au fil du temps, certains cadres théoriques, notamment certains modèles de théorie des cordes, suggèrent qu'à des énergies très élevées, les principes de la relativité pourraient s'effondrer, entraînant des effets observables en fonction de l'orientation expérimentale.
La recherche de la collaboration CMS s'est concentrée sur les quarks top, les particules élémentaires les plus lourdes connues. En analysant des paires de ces quarks produites lors de collisions proton-proton, l'équipe a cherché à identifier d'éventuelles variations dans les taux de production qui pourraient indiquer une rupture de la symétrie de Lorentz. Étant donné la rotation de la Terre, la direction des faisceaux de protons et la direction moyenne des quarks top fluctueraient tout au long de la journée. Un taux de production constant impliquerait que la symétrie de Lorentz est valide.
Les résultats de la deuxième course du LHC ne montrent aucune déviation, soutenant la validité de la théorie d'Einstein. Cette recherche a établi de nouvelles limites sur l'ampleur potentielle des paramètres qui indiqueraient une rupture de la symétrie, améliorant les résultats précédents jusqu'à un facteur de 100.
Ces résultats ouvrent la voie à de futures explorations de la symétrie de Lorentz à l'aide de données de la troisième course du LHC. De plus, ils ouvrent des avenues pour l'étude d'autres particules lourdes, y compris le boson de Higgs et les bosons W et Z, qui ne peuvent être étudiés qu'au LHC. Les implications de ces découvertes pourraient considérablement améliorer notre compréhension de la physique fondamentale et des principes sous-jacents de l'univers.