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La recherche de X17 : Une quête de particules

Des scientifiques se lancent dans une quête pour trouver la particule X17 insaisissable.

The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto

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À la poursuite de la À la poursuite de la particule X17 physique des particules pour le X17. Une quête sérieuse à travers la
Table des matières

Il était une fois dans le monde des petites particules, des scientifiques ont découvert des murmures à propos d'une entité mystérieuse appelée X17. On disait que cette particule existait dans l'ombre des réactions nucléaires, surtout quand des Protons et des isotopes rares comme le Lithium s'amusaient ensemble. Les scientifiques étaient curieux, tripotant et testant pour savoir si X17 était réel ou juste un produit de l'imagination.

L'Expérience MEG II

Dans le pays de la physique des particules, un groupe héroïque de chercheurs s'est associé pour construire un appareil chic appelé le détecteur MEG II. Pense à ça comme une caméra high-tech qui prend des photos de trucs vraiment rapides que personne ne peut voir. Ce gadget était conçu pour capturer des événements étranges dans le monde des particules, en cherchant particulièrement des signes de X17. Leur base était à un endroit appelé PSI, qui est un peu comme Disneyland pour les physiciens.

La Chasse Commence

Les scientifiques se sont lancés dans leur quête armés d'un accélérateur de particules capable de projeter des protons comme un sling-shot cosmique. Avec de l'énergie montant jusqu'à 1,1 MeV (c'est des méga-électronvolts, mais appelons ça juste des "trucs rapides"), ils visaient ces protons vers les noyaux de Lithium. Ce n'était pas un jeu de fléchettes ordinaire. Le but ? Voir si toucher le Lithium donnerait un aperçu de X17.

Durant un mois d'aventure de collecte de données, en utilisant des faisceaux de protons, ils se sont concentrés sur deux niveaux d'énergie particuliers connus pour exciter les noyaux de Lithium. L'excitation de ces noyaux pourrait produire la particule X17. Cependant, comme chercher une aiguille dans une botte de foin, les scientifiques n'ont pas eu beaucoup de chance.

Qu'est-ce qu'ils cherchaient ?

Quand les scientifiques observaient les feux d'artifice des collisions de particules, ils s'intéressaient particulièrement aux Électrons et Positrons qui sortaient du mélange. Ils pensaient que si l'insaisissable X17 était dans les parages, il pourrait apparaître dans les angles et les motifs de ces particules.

Pour chercher X17, ils ont mesuré les angles de ces paires électron-positron. L'idée était simple : si X17 était réel, cela pourrait provoquer un changement notable dans la façon dont ces particules dansaient. Cependant, les scientifiques s'attendaient à un joli motif, mais ils ont trouvé plutôt une fête chaotique.

La Normalité la Plus Étrange

En fouillant à travers les données collectées lors de leur expérience, quelque chose semblait bizarre. En analysant les angles des particules, ils ont remarqué une déviation par rapport à ce qu'ils attendaient. Ils espéraient voir les angles baisser régulièrement, mais ils ont vu quelque chose qui ressemblait à une fête qui venait à peine de commencer.

Ces résultats inattendus laissaient entrevoir la possibilité de quelque chose de nouveau, peut-être même un nouveau type de particule. Mais sans preuves supplémentaires, cela pourrait simplement être une anomalie ou du bruit dans leurs mesures. Les scientifiques étaient perplexes.

Le Bruit de Fond

Dans toute grande recherche, il y a toujours des distractions. Les scientifiques devaient prendre en compte des événements de fond qui étaient comme des mouches agaçantes bourdonnant pendant le pique-nique. Ils devaient soigneusement séparer les véritables signaux de ces bruits de fond. Juste parce que tu entends quelqu'un crier "Eureka !" ne veut pas dire qu'il a trouvé de l'or ; ça pourrait juste être quelqu'un excité d'avoir trouvé un sou.

Pour gérer cela, ils ont créé des modèles complexes pour représenter le bruit attendu. Ils ont utilisé des simulations pour comprendre combien d'événements de fond ils pourraient attendre. C'était comme se préparer à un concert où tu dois tenir compte des voisins bruyants ou des haut-parleurs qui ne fonctionnent pas.

Les Résultats Sont Arrivés !

Après tout leur travail acharné, le moment de vérité est arrivé. Les scientifiques se sont rassemblés pour voir s'ils avaient des signes de l'illustre X17. Malheureusement, même avec tout l'enthousiasme et les données, ils n'ont trouvé aucune preuve significative de son existence. Les résultats ressemblaient à un ballon qui a éclaté avant même que tu puisses en profiter.

Cependant, ils n'ont pas quitté les mains vides. Ils ont établi des limites sur la fréquence à laquelle X17 pourrait être produit s'il était réel. Pense à ça comme mettre un panneau “interdit de stationner” dans un endroit où tu soupçonnes qu'une voiture fantôme pourrait être garée.

Les Prochaines Étapes

Pas du genre à se décourager, les scientifiques ont décidé que ce n'était que le début de leur voyage. Ils ont proposé que plus de données pourraient donner de meilleurs résultats. Après tout, l'univers est un grand endroit, et qui sait quels autres secrets dorment en attendant d'être découverts ? Ils ont même pensé à quelques astuces qu'ils pourraient utiliser pour essayer de faire sortir le X17 s'il existait vraiment.

Imagine essayer de faire sortir un chat timide de sous le canapé. Tu pourrais essayer d'agiter un jouet ou d'offrir des friandises. C’est la même chose dans le monde des particules, où les scientifiques doivent trouver des moyens créatifs de faire révéler les particules.

Réflexions sur la Chasse

À la fin de cette saga scientifique, une chose était claire : chasser des particules n'est pas pour les timides. Ça demande de la patience, de la créativité, et beaucoup de traitement de données. Les chercheurs ont appris des leçons précieuses en cours de route, comme comment séparer le signal du bruit et comment construire de meilleurs modèles pour les futures expériences.

Bien qu'ils n'aient pas attrapé X17 dans leur quête, ils savaient que la recherche elle-même était une partie clé de l'aventure. Chaque expérience non seulement explore l'inconnu mais aiguille aussi les outils nécessaires pour les découvertes de demain.

Conclusion

Alors qu'ils rangeaient leur équipement et se préparaient pour la prochaine aventure, les scientifiques gardaient espoir. L'histoire de X17 n'est pas encore terminée ; elle est simplement en pause avant le prochain chapitre. Après tout, dans le monde de la physique des particules, chaque impasse peut mener à de nouvelles aventures passionnantes. Donc, reste à l'écoute, car qui sait quand X17 décidera enfin de se montrer pour une fête ?

Pensées Supplémentaires sur la Physique des Particules

Les Crashers de Fête de Particules

Dans le royaume des particules, tout le monde veut participer à la fête. Il y a des personnages connus comme les protons et les neutrons, qui sont comme les enfants populaires à l'école, tandis que X17 est plutôt une figure insaisissable dont beaucoup parlent mais que peu ont vue. Les scientifiques continuent de donner de grandes fêtes dans l'espoir que X17 finira par répondre à l'invitation un jour.

Les Invités Non Désirés

Tout en cherchant X17, les scientifiques ont dû gérer une foultitude d'invités non désirés. Ce sont ces événements de fond qui encombraient la piste de danse et rendaient difficile de voir ce qui se passait vraiment. En triant soigneusement le bruit, ils pouvaient mieux se concentrer sur ce qu'ils croyaient pouvoir être des signaux pointant vers l'existence de X17.

Gardez la Lumière Allumée

Pour les scientifiques, avoir les bons outils est crucial. C’est un peu comme essayer de trouver tes clés dans le noir ; une lampe de poche fait toute la différence. Dans ce cas, des détecteurs avancés et des techniques d'analyse ont éclairé des chemins qui pourraient mener à de nouvelles découvertes.

L'Esprit de Communauté

La collaboration est essentielle en science. Tout comme une équipe de foot, chaque joueur a un rôle. Des physiciens de différents horizons se rassemblent pour partager leurs connaissances et compétences. Ils travaillent comme une force unie dans la quête de compréhension de l'univers, relevant les défis ensemble et célébrant même les plus petites victoires.

Rire du Destin

Malgré les défis, une chose unit tous les scientifiques : leur amour de la découverte. Et de temps en temps, ils prennent un moment pour rire de l'absurdité de leur travail. Après tout, poursuivre quelque chose d’aussi minuscule qu'une particule peut sembler ridicule, mais cela donne un sens à l'immensité de l'univers et à notre existence.

Le Prochain Chapitre

Alors que la poussière retombe de l'expérience MEG II, la communauté scientifique réfléchit déjà à la prochaine expédition. La recherche de nouvelles particules comme X17 peut prendre du temps, mais chaque tentative enrichit la compréhension collective de l'univers. C'est un long chemin, rempli de rebondissements, de virages et de surprises.

Au final, que X17 se révèle être une superstar ou juste une rumeur, la quête de connaissance est une aventure qui vaut la peine d'être vécue. Qui sait quels autres mystères attendent derrière les rideaux du théâtre des particules ? Avec chaque expérience, les scientifiques se rapprochent de l'histoire grandiose du cosmos, une particule insaisissable à la fois.

Un Dernier Rire

Alors si tu te retrouves un jour dans une conversation sur la physique des particules, souviens-toi de ceci : nous n’avons peut-être pas encore trouvé X17, mais on s’amuse vraiment à le chercher. Et soyons honnêtes, le parcours pour chasser des particules invisibles est beaucoup plus palpitant que d'attendre la prochaine grosse sortie de film ! Gardez ces accélérateurs de particules en marche, les amis !

Source originale

Titre: Search for the X17 particle in $^{7}\mathrm{Li}(\mathrm{p},\mathrm{e}^+ \mathrm{e}^{-}) ^{8}\mathrm{Be}$ processes with the MEG II detector

Résumé: The observation of a resonance structure in the opening angle of the electron-positron pairs in the $^{7}$Li(p,\ee) $^{8}$Be reaction was claimed and interpreted as the production and subsequent decay of a hypothetical particle (X17). Similar excesses, consistent with this particle, were later observed in processes involving $^{4}$He and $^{12}$C nuclei with the same experimental technique. The MEG II apparatus at PSI, designed to search for the $\mu^+ \rightarrow \mathrm{e}^+ \gamma$ decay, can be exploited to investigate the existence of this particle and study its nature. Protons from a Cockroft-Walton accelerator, with an energy up to 1.1 MeV, were delivered on a dedicated Li-based target. The $\gamma$ and the e$^{+}$e$^{-}$ pair emerging from the $^8\mathrm{Be}^*$ transitions were studied with calorimeters and a spectrometer, featuring a broader angular acceptance than previous experiments. We present in this paper the analysis of a four-week data-taking in 2023 with a beam energy of 1080 keV, resulting in the excitation of two different resonances with Q-value \SI{17.6}{\mega\electronvolt} and \SI{18.1}{\mega\electronvolt}. No significant signal was found, and limits at \SI{90}{\percent} C.L. on the branching ratios (relative to the $\gamma$ emission) of the two resonances to X17 were set, $R_{17.6} < 1.8 \times 10^{-6} $ and $R_{18.1} < 1.2 \times 10^{-5} $.

Auteurs: The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto

Dernière mise à jour: 2024-11-12 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.07994

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.07994

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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