On a découvert la particule éternelle

Source : SciencesetAvenir.fr par Azar Khalatbari

L'électron, composant essentiel des êtres et des objets, aurait une durée de vie d'au moins 66 milliards de milliards de milliards d'années ! Autant dire l'éternité...

L’électron est-il éternel ? A cette question incongrue, une équipe de l’observatoire Borexino (Italie) vient de répondre dans Physical Review Letters : cette particule élémentaire –principal composant des êtres, étoiles, planètes et de tout ce qui nous entoure– a une durée de vie d’au moins 66 000 yotta années. Ce préfixe très peu utilisé – les objets qui présentent de telles grandeurs sont rares– est l’équivalent de 1 suivi de 24 zéros, c’est-à-dire 66 000 1024, soit 6,6 1028 ans, ou encore 66 milliards de milliards de milliards années. Autant dire une éternité par rapport à la vie humaine et même par rapport à l’Univers– qui n’a que 13,8 milliards d’années. Par comparaison, le neutron, constituant fondamental du noyau, qui n’est pas une particule élémentaire, a une durée de vie de 887,7 ± 3,1 secondes, tandis que le muon, qui a les mêmes propriétés physiques de l’électron mais une masse 207 plus importante, disparait en 2,2 millionième de seconde !

Le problème de la charge
L’électron, découvert en 1897 par le physicien britannique Joseph John Thomson, est bien connu des théoriciens. C’est une particule ayant une masse de 9,109×10-31 kg, qui porte une charge électrique négative de1,602×10-19 Coulomb, la charge électrique minimale. Sa désintégration éventuelle pose un problème de physique fondamentale : toute désintégration devrait conserver la charge avant et après l’opération. C’est un des sacro-saints principes de la physique, celle de la conservation de la charge. Or, on ne connaît pas de particule plus petite que l’électron dotée de charge électrique. Sa désintégration pourrait émettre des neutrinos mais avec quel autre sous-produit qui serait porteur d’une charge électrique ? De ce fait, le modèle standard de la physique qui décrit les particules élémentaires et leurs interactions, considère que l’électron est éternel.
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Une durée de vie minimale
​Il n’en fallait pas plus pour intriguer les théoriciens qui cherchent à dépasser le modèle standard, parce que même s’il est confirmé dans les grandes lignes, il ne parvient pas à expliquer certains phénomènes. C’est pourquoi l’observatoire Borexino –un immense réservoir d’eau tapissé de photomultiplicateurs censés détecter les particules émises– cherche à prouver l’éternité de l’électron. Pour ceci, les physiciens surveillent les électrons du liquide organique qui est au cœur du détecteur lui-même : selon certaines théories, elle devrait émettre un neutrino et un photon d’une énergie égale à 256 TeV précisément qui par la suite devrait réagir à son tour. Or, au vu de la très grande quantité d’électrons disponibles dans le liquide et de l’absence de signal… les chercheurs sont en mesure de donner la durée de vie minimale de l’électron : 66.000 yotta ans, soit presque 100 fois plus que l’ancienne estimation. En attendant, le commun des mortels n’a pas à se soucier que les êtres et choses disparaissent! Pour nous, l’électron peut être considéré comme éternel.