Qu’il s’agisse de coller un aimant sur une porte de réfrigérateur ou de lancer un ballon dans un panier de basket, les forces de la physique sont en jeu à chaque instant de notre vie.

Toutes les forces dont nous faisons l’expérience au quotidien peuvent être réduites à quatre catégories seulement : la gravité, l’électromagnétisme, la force forte et la force faible.

Aujourd’hui, des physiciens affirment avoir trouvé des signes possibles d’une cinquième force fondamentale de la nature.

Ces découvertes sont le fruit de recherches menées dans un laboratoire près de Chicago.

Les quatre forces fondamentales régissent la manière dont tous les objets et particules de l’Univers interagissent les uns avec les autres.

Par exemple, la gravité fait tomber les objets sur le sol, et les objets lourds se comportent comme s’ils étaient collés au sol.

Le Science and Technology Facilities Council (STFC) du Royaume-Uni a indiqué que ce résultat “fournit des preuves solides de l’existence d’une particule subatomique non découverte ou d’une nouvelle force”.

Des scientifiques affirment avoir trouvé des “preuves solides” de l’existence d’une nouvelle force de la nature. (Vidéo en anglais)

Il y a actuellement une chance sur 40 000 que le résultat soit un hasard statistique, ce qui équivaut à un niveau de confiance statistique décrit comme 4,1 sigma.

Un niveau de 5 sigma, soit une chance sur 3,5 millions que l’observation soit une coïncidence, est nécessaire pour prétendre à une découverte.

Le professeur Mark Lancaster, qui dirige l’expérience au Royaume-Uni, a confié à BBC News : “nous avons découvert que l’interaction des muons٭ n’est pas en accord avec le modèle standard [la théorie actuelle largement acceptée pour expliquer le comportement des éléments constitutifs de l’Univers]”.

Le chercheur de l’université de Manchester a ajouté : “Il est clair que c’est très excitant, car cela indique potentiellement un avenir avec de nouvelles lois de la physique, de nouvelles particules et une nouvelle force que nous n’avons pas vue à ce jour.

Cette découverte est la dernière d’une série de résultats prometteurs provenant d’expériences de physique des particules menées aux États-Unis, au Japon et, plus récemment, au Grand collisionneur de hadrons, à la frontière franco-suisse.

Le professeur Ben Allanach, de l’université de Cambridge, qui n’a pas participé à ces travaux, a affirmé : “mon sens d’araignée me dit que tout cela va être réel.

“J’ai cherché toute ma carrière des forces et des particules au-delà de ce que nous savons déjà, et c’est ça. C’est le moment que j’attendais et je ne dors pas beaucoup parce que je suis trop excité,”explique-t-il.

L’expérience, basée au Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) à Batavia, dans l’Illinois, recherche des signes de nouveaux phénomènes en physique en étudiant le comportement de particules subatomiques appelées muons.

Il existe des éléments constitutifs de notre monde qui sont encore plus petits que l’atome. Certaines de ces particules subatomiques sont composées de constituants encore plus petits, tandis que d’autres ne peuvent être décomposées en rien d’autre (particules fondamentales).

Le muon est l’une de ces particules fondamentales ; il est similaire à l’électron, mais plus de 200 fois plus lourd.

L’expérience Muon g-2 consiste à envoyer les particules autour d’un anneau de 14 mètres, puis à appliquer un champ magnétique. Selon les lois actuelles de la physique, encodées dans le modèle standard, cela devrait faire osciller les muons à un certain rythme.

Au lieu de cela, les scientifiques ont constaté que les muons oscillaient à un rythme plus rapide que prévu. Cela pourrait être dû à une force de la nature totalement nouvelle pour la science.

Personne ne sait encore ce que fait cette nouvelle force potentielle, si ce n’est influencer les particules muon.

Les physiciens théoriques pensent qu’elle pourrait également être associée à une particule subatomique non encore découverte. Il existe plus d’un concept sur ce que pourrait être cette particule hypothétique. L’un est appelé leptoquark, un autre est le boson Z’ (boson Z-prime).

Le Dr Mitesh Patel, de l’Imperial College de Londres, qui a participé à ce projet, a expliqué : “la course est vraiment lancée maintenant pour trouver une nouvelle particule : “La course est vraiment lancée maintenant pour essayer de faire en sorte que l’une de ces expériences apporte vraiment la preuve qu’il s’agit bien de quelque chose de nouveau. Cela nécessitera davantage de données et de mesures et, espérons-le, la preuve que ces effets sont réels.”

Le professeur Allanach a donné plusieurs noms à cette cinquième force possible dans ses modèles théoriques. Parmi eux, on trouve la “force de la saveur”, l’hyperforce de la troisième famille” et – le plus prosaïque de tous – “B moins L2”.

Outre les forces plus familières que sont la gravité et l’électromagnétisme (qui est responsable de l’électricité et du magnétisme), les forces forte et faible régissent le comportement des particules subatomiques.

Une cinquième force fondamentale pourrait contribuer à expliquer certaines des grandes énigmes de l’Univers qui ont interpellé les scientifiques au cours des dernières décennies.

Par exemple, l’observation de l’accélération de l’expansion de l’Univers a été attribuée à un phénomène mystérieux connu sous le nom d’énergie sombre. Mais certains chercheurs ont déjà suggéré que ce phénomène pourrait être la preuve d’une cinquième force.

Le Dr Maggie Aderin-Pocock, coprésentatrice de l’émission Sky at Night de la BBC, a affirmé à BBC News : “c’est assez époustouflant. Elle a le potentiel de bouleverser la physique. Nous avons un certain nombre de mystères qui ne sont toujours pas résolus. Et cela pourrait nous donner les réponses clés pour résoudre ces mystères.”

٭Les Muons, selon le modèle standard de la physique des particules, sont des particules élémentaires de charge électrique négative.

Par Pallab Ghosh, BBC Afrique