Symétrie CP

En physique des particules, une théorie possède la symétrie CP si elle est invariante sous une transformation simultanée de conjugaison de charge (C), qui échange particules et antiparticules, et une inversion d'espace suivie d'une rotation de 180°selon un axe perpendiculaire au plan miroir (Parité). Introduite après la découverte de la violation de la parité dans certaines réactions de radioactivité dans les années 1950, il a été néanmoins établi en 1964 que l'interaction faible viole cette symétrie.

La fonction de symétrie CP inverse l’axe dans l'espace d’une particule et donne une antiparticule. Ici, un électron de spin-up devient un positron de spin down.

Violation de la symétrie CP

La violation de symétrie CP est l'une des trois conditions énoncées par Sakharov^{[Quand ?][réf. nécessaire]}, avec la rupture de la conservation du nombre baryonique et de l'équilibre thermique, nécessaires pour expliquer l'asymétrie matière-antimatière observée dans l'Univers.

En 1964, trois physiciens américains (Christenson, Cronin et Fitch) et un français (Turlay) ont mis en évidence la violation de la symétrie CP en étudiant les propriétés des kaons neutres, un système où ces particules se mélangent avec leurs antiparticules. Deux symétries sont mises en jeu dans ce processus : la relation entre une particule et son image dans un miroir suivie d'une rotation de 180°(symétrie P), et l'échange entre particules et antiparticules (symétrie C). La découverte reposait sur l'observation d'une désintégration particulière de kaons neutres que la conservation de CP interdit. Elle permit de conclure que les processus d'échange ne se produisent pas strictement avec la même probabilité, comme l'imposerait la conservation de CP.

Expérimentations de la violation CP

En 2001, une nouvelle génération d'expériences, l'expérience BaBar au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) et « l'expérience Belle » au KEK au Japon, ont observé la violation de symétrie CP dans d’autres secteurs de la physique des particules, nommée « désintégrations méson B ». À l'heure actuelle, un grand nombre de violations de symétrie CP des « désintégrations mésons B » ont été découvertes.

Avant ces expériences, il était raisonnable de croire que la violation CP soit juste limitée aux kaons. Toutefois, la question qui se pose maintenant est de savoir pourquoi elle n'est pas étendue à la force forte, et pourquoi elle n'est pas prédite par le modèle standard, non étendu, bien que ce modèle soit indéniablement adéquat lors de phénomènes « normaux ».

La violation CP a été incorporée dans le modèle standard, en incluant une phase complexe dans la matrice CKM décrivant l’assemblage des quarks. La présence d'au moins trois générations de quarks est requise pour voir apparaître cette phase complexe et donc la violation de symétrie CP.

Voir aussi

• symétrie C
• symétrie P
• symétrie T
• symétrie CPT
• Baryogénèse
• Frise chronologique de la physique microscopique
• BELLE (expérience)
• Marie-Hélène Schune

Liens externes

• "Symétrie CPT, l'univers-miroir ?", La méthode scientifique, France Culture, 12 fevrier 2018
• Élémentaire n°2 (Revue d'information scientifique de l'IN2P3, du LAL, du P2I et du synchrotron Soleil sur le neutron).
• (en) Belle is an experiment at the KEK B-factory. Its goal is to study the origin of CP violation.
• http://neutrino.kek.jp/
• Traduction Google L'usine KEK B
• Traduction Google de Belle.KEK
• Les fonctions f() ou opérateurs C() P() T() et CP() et CPT()
• Violation de CP
• Animation sur les moments cinétiques orbital et de spin. Leur lien avec les lois de symétrie en physique des particules élémentaires. Université Paris XI