Martin Lewis Perl n’a pas seulement trouvé une particule. Il a découvert une faille dans notre compréhension de l’univers.
Lorsque Perl a découvert le tau au milieu des années 1970, le modèle standard de la physique des particules essayait de trouver ses marques. Il y avait deux générations de particules fondamentales cartographiées. Le troisième manquait. C’était une lacune flagrante dans la théorie. Le travail de Perl l’a rempli.
Il a reçu le prix Nobel de physique en 1995 pour cette avancée spécifique. Il n’a pas été donné pour une vague contribution. C’était pour trouver le tau, un lepton massif doté d’une charge négative. La particule elle-même est lourde comparée à ses cousins, l’électron et le muon. Il se désintègre plus vite que vous ne pouvez cligner des yeux. Moins d’un billionième de seconde.
Perl a partagé le prix avec Frederick Reines. Reines avait découvert le neutrino dans les années 1950. Deux sauts massifs. Deux lauréats du prix Nobel. Le lien entre leurs travaux est profondément ancré dans l’histoire de la recherche subatomique.
Du génie chimique à la physique nucléaire
Le chemin de Perls vers le prix Nobel n’a pas été simple. Ce n’était même pas proche.
Né à Brooklyn en 1927, il est diplômé de l’Institut polytechnique de Brooklyn en 1948. Cette école est aujourd’hui la NYU Polytechnic School of Engineering. Son diplôme était en génie chimique. Il a passé deux ans à travailler comme ingénieur chimiste. Puis il a changé de vitesse.
Il est allé à l’Université de Columbia. Il a étudié la physique nucléaire. Il a obtenu son doctorat. là-bas en 1955.
Il a enseigné à l’Université du Michigan de 1955 à 1963. Il a ensuite déménagé à l’Université de Stanford. Il y est resté pendant des décennies. Il est devenu professeur émérite en 2004. Il n’a pas quitté le domaine. Il vient de changer de titre.
La recherche au SLAC
Le véritable travail a commencé au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC).
En 1966, Perl faisait partie d’une équipe essayant de trouver de nouveaux leptons chargés. Ils sont entrés en collision avec des électrons. Ils n’ont pas trouvé ce qu’ils cherchaient. La tentative a échoué.
Mais la machinerie a changé. Un nouvel accélérateur est entré en service au début des années 1970. Il a atteint des niveaux d’énergie élevés auparavant impossibles à atteindre. Ce n’était pas seulement une mise à niveau. C’était la clé d’une porte verrouillée.
Perl a utilisé cette machine pour enregistrer les collisions frontales entre électrons et positons. Les positrons sont les antiparticules des électrons. Ce sont des images miroir avec des charges opposées.
Les expériences se sont déroulées de 1974 à 1977. Les données ont été abondantes. Pas lourd comme en dense. Lourd comme massif.
La particule Tau expliquée
Qu’ont-ils vu ?
Leptons lourds. Nommé plus tard particules tau.
Ceux-ci ne sont pas stables. Ils ne restent pas assis. Ils se décomposent presque instantanément. Les produits de désintégration sont des neutrinos et soit un électron, soit un muon.
Perl a également trouvé l’antitau. Il se désintègre en neutrinos et en positron ou en antimuon.
Pourquoi est-ce important ?
Parce qu’elle prouvait l’existence d’une troisième génération de particules fondamentales. Avant cela, les physiciens pensaient que deux générations suffisaient. Les données ne correspondaient pas à la théorie. Le modèle standard était incomplet.
Le tau a forcé le modèle à s’étendre. C’est devenu incontournable. Sans la troisième génération, les mathématiques de la physique des particules échouent
