Le mystérieux magnétisme du muon

 Le muon est un cousin de l’électron. L’accélérateur de particules américain (Fermilab) a révélé en mars 2021 les résultats d’une étude débutée en 2001. Les éléments parvenus au grand public laissaient deviner un magnétisme légèrement supérieur aux prédictions théoriques, [01] ; ils ont déclenché de vastes débats sur les forums de discussion.

Tout comme son cousin, le muon a un spin et celui-ci lui confère des propriétés magnétiques. Diverses explications ont été proposées pour expliquer une éventuelle divergence entre théorie et expérience [02], [03] :

  • L’existence et l’intervention de couples de (particules, antiparticules) virtuelles circulant autour du muon ;
  • L’existence d’un superpartenaire (en référence à la théorie actuellement très controversée de supersymétrie) ;
  • L’existence d’une ou plusieurs nouvelle(s) particules forçant à approfondir une fois encore le modèle standard des particules élémentaires. Dans cette catégorie, il a par exemple été récemment proposé d’interpréter la différence comme preuve de l’existence d’un torque dû à un champ pseudoscalaire associé à la présence de matière sombre [04].

 

La première explication fait appel à des façons de penser et des équations caractéristiques de la théorie quantique des champs et de la chromodynamique quantique. Elles génèrent des calculs difficiles à réaliser sans l’appui des ordinateurs et d’algorithmes ad hoc.

La deuxième explication semble peu probable parce que les niveaux d’énergie impliqués au LHC aurait dû mettre en évidence ce superpartenaire depuis bien longtemps.

© Thierry PERIAT.

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Bibliographie à consulter :

[01] Once again, physicists ask, how magnetic is the muon? Science 29 January 2021: Vol. 371, Issue 6528, pp. 450-451.

[02] Muon (g-2): Experiment and Theory, Ann. Rev. Nucl. Sci. 62 (2012) 237-264.

[03] The cloack-and-dagger tale behind this year’s most anticipated result in particle physics, sciencemag.org, Jan. 27. 2021.

[04] Muon g-2 and EDM experiments as muonic matter detectors, Phys. Rev. D 102, 115018, 10 December 2020, APS, CC BY 4.0.  

Date de dernière mise à jour : 24/08/2021