Dorothea vom BruchChargée de recherche

Chargée de recherche au Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)1

Projet ALPaCA (Horizon Europe - ERC StG 101040710)
Tests de précision accélérés sur l'universalité du lepton

La plupart des phénomènes fondamentaux est très bien décrite par la théorie de physique de particules connue aujourd’hui, le « modèle standard ». Mais il reste encore des questions sans réponse. Il y a, par exemple, plus de matière que d’antimatière dans l’univers, mais on ne connait pas l’origine de cette asymétrie.

Pour découvrir des particules ou des interactions entre particules qui peuvent expliquer ces mystères (« nouvelle physique »), on étudie des collisions de protons-protons à très hautes énergies, dans lesquelles de nouvelles particules pourraient être créées.

Mais à ce jour, aucune nouvelle physique n'a été détectée directement. Soit elle très rare, soit elle se manifeste à de très hautes énergies qu’on peut seulement étudier avec des mesures de haute précision qui sont comparées aux prédictions du modèle standard. Si un écart était observé, il serait synonyme de nouvelle physique.

Une des prédictions les plus précises du modèle standard est l'universalité leptonique, postulat qui stipule que tous les leptons chargés (électrons, muons et taus) ont une même force d’interaction avec les autres particules. Depuis plusieurs années, des divergences de l’universalité leptonique ont émergé dans des désintégrations de particules contenant des quarks b (« hadrons B »).
Mais la précision des expériences n’est pas encore suffisante pour affirmer une découverte de nouvelle physique. Pour cette raison, l’expérience LHCb au CERN à Genève, Suisse, a été modifiée pour mesurer des hadrons B à des taux élevés. Mais ce taux de particules élevé résulte dans des taux de données très hauts, nécessitant une grande puissance informatique pour sélectionner en temps réel les désintégrations intéressantes. Les systèmes basés sur des CPUs ne remplissant plus ces conditions, la sélection en temps réel est devenue un obstacle majeur.

Dorothea vom Bruch, physicienne du CNRS et lauréate ERC, a développé un système basé sur des cartes graphiques (GPUs) qui résout le problème de sélection efficace à haut débit. Ce système est mis en œuvre dans l’expérience LHCb en 2022. Dans le projet ALPaCA, Dorothea vom Bruch va exploiter les ressources informatiques des GPUs pour affiner la sélection des hadrons B, afin de mesurer l’universalité leptonique à haute précision. Ainsi, elle a pour ambition de mesurer l’universalité entre les électrons et les taus pour la première fois avec l’expérience LHCb. Cette mesure contribuera à comprendre le puzzle des anomalies observées dans les hadrons B.

• 1Aix-Marseille Université/CNRS