DÉCOUVERTE DES BOSONS W ET Z

En 1933, pour comprendre la désintégration β, Enrico Fermi développe une théorie mettant en jeu un nouveau type d’interactions : l’interaction faible. Cette théorie décrit la désintégration des noyaux atomiques aux basses énergies, mais présente de fortes limitations. En 1970, les physiciens américains Sheldon Glashow et Steven Weinberg, et le physicien pakistanais Abdus Salam introduisent la théorie électrofaible, théorie nouvelle qui regroupe les forces faibles et électromagnétiques.

Dans ce cadre, l’interaction faible est due à l’échange de particules, les bosons Z⁰ et W^±,qui possèdent une masse. On s’attacha donc à mettre en évidence ces bosons pour valider la théorie, ce qui revient à étudier les produits de certains types de collision. La découverte des bosons W et du boson Z en janvier et mai 1983 respectivement, au collisionneur proton-antiproton du Cern confirme la théorie électrofaible de Glashow, Weinberg et Salam. Cette découverte a été rendue possible par la mise au point, au Cern de Genève, d'un intense faisceau d'antiprotons (de l’ordre de 700 GeV) grâce à une technique originale inventée par Simon Van der Meer. Le physicien Carlo Rubbia mobilisera autour de lui les énergies et compétences requises pour mener à bien cet ambitieux programme expérimental. Ces particules, dont l'échange caractérise l'interaction nucléaire faible, ont des masses d'environ quatre-vingt-dix fois celle du proton. Très instables, elles se désintègrent spontanément en une paire formée d'un lepton et d'un antilepton ou d'un quark et d'un antiquark. Le boson Z a été étudié en détail (masse, probabilité de désintégration, etc.) dans les années 1990 grâce au collisionneur LEP du Cern.

— Bernard PIRE

— Universalis