SYMÉTRIE CP VIOLATION DE LA
L' observation d'un mode de désintégration particulier d'un méson K neutre montre en 1964 qu'une symétrie liant matière et antimatière n'est pas respectée par la nature. Les années 1950 et 1960 étaient riches en découvertes de nouvelles particules élémentaires ; après les mésons π légers, qui semblaient jouer le rôle de médiateurs des forces nucléaires, on avait identifié les mésons K portant un nombre quantique d'« étrangeté » et de nombreux baryons, sortes de nucléons excités, portant eux aussi parfois l'étrangeté. Face à ce foisonnement, les théoriciens insistaient sur la recherche des principes de symétrie qui pourraient aider à la compréhension de la dynamique des interactions fondamentales. On avait constaté que la symétrie de parité (P) reliant un objet à son image dans un miroir était respectée par les interactions nucléaires fortes, mais pas par les interactions nucléaires faibles, responsables de la radioactivité bêta. La situation était identique pour la symétrie de conjugaison de charge (C) liant une particule à son antiparticule. Mais la symétrie correspondant à l'application successive de ces deux transformations (la symétrie CP) paraissait respectée. Grâce à l'examen attentif des produits de désintégration d'un certain type de mésons K produits à la suite de collisions provoquées par l'accélérateur de particules de Brookhaven, deux chercheurs américains de l'université Princeton, James W. Cronin et Val L. Fitch, leur étudiant J. H. Christenson et le chercheur français René Turlay, en congé temporaire du laboratoire du C.E.A. de Saclay, apportent en 1964 la preuve que les interactions faibles violent aussi la symétrie CP, à un niveau de 0,2 p. 100, mesuré par un paramètre noté ε. Cette découverte ne devait rien au hasard car l'expérience avait été précisément conçue dans le but de répondre à l'interrogation concernant la symétrie CP. Les physiciens avaient pour cela utilisé des techniques novatrices de chambres à étincelles afin de mesurer précisément les caractéristiques cinétiques des mésons π produits lors de vingt-deux mille désintégrations de mésons K. Cronin et Fitch se partagèrent le prix Nobel en 1980 pour cette découverte.
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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