Dans le cadre du Modèle Standard, les trois leptons chargés (électron, muon, tau) se distinguent par des masses différentes, mais ils ont exactement la même sensibilité aux interactions fondamentales. Cette propriété est appelée "universalité leptonique".
La collaboration LHCb a publié récemment un résultat comparant les probabilités des désintégrations B+➝K+μ+μ- et B+➝K+e+e-. Selon le Modèle Standard, le rapport RK de ces probabilités devrait être égal à 1 du fait de l'universalité leptonique. Or la mesure de LHCb, RK=0,846+0,044-0,041, s'écarte de cette valeur à 3,1σ et fournit la première évidence de violation de l’universalité leptonique. Ce résultat continue un programme expérimental et théorique démarré par les expériences BaBar et Belle et poursuivi par LHCb et Belle II.
Si cette mesure vient à l'appui d'autres déviations, moins marquées, déjà observées dans d'autres désintégrations du méson B, il faut des mesures pour confirmer ou invalider ces résultats. L'équipe LHCb (Pôle PHE) est impliquée dans l'étude de B0➝K*0𝓁+𝓁- ou Λb➝pK+𝓁+𝓁- (𝓁=e/μ) qui comparent électrons et muons, ainsi que des désintégrations semi-leptoniques qui comparent taus et muons. L'équipe Belle II est aussi présente sur ces thématiques en utilisant des désintégrations avec des leptons taus. Enfin, plusieurs membres du Pôle Théorie travaillent sur ces désintégrations pour améliorer les prédictions du Modèle Standard, proposer de nouvelles mesures et interpréter les résultats en termes de physique au-delà du Modèle Standard.
Une plus grande statistique sera indispensable pour conclure sur la violation de l’universalité leptonique. Elle sera disponible avec l’upgrade de LHCb en 2022 et avec le fonctionnement à pleine luminosité de Belle II dans les prochaines années. La mesure de RK repose sur le calorimètre électromagnétique de LHCb, pour lequel IJCLab a fortement contribué. Une seconde phase d’upgrade, à très haute luminosité et qui nécessitera un nouveau calorimètre, est en cours de discussion.
Pour en savoir plus : le site de la collaboration LHCb