Belle II bat un nouveau record dans la course aux mésons B
L’expérience Belle II, menée sur le collisionneur électron-positon SuperKEKB au Japon, a franchi une étape historique en devenant détentrice du plus vaste ensemble de données de mésons B (assemblage fugace d’un quark B et de son anti particule) jamais accumulé à la résonance dite « Υ(4S) », un niveau d'énergie particulièrement propice à leur production. Ce résultat, rendu possible grâce aux performances exceptionnelles du collisionneur ouvre de nouvelles perspectives pour explorer les limites du Modèle standard et rechercher d’éventuels indices d’une nouvelle physique.
Le 17 mai 2026, l’expérience Belle II, installée sur le collisionneur électron-positon SuperKEKB, a dépassé le record précédemment détenu par l’expérience Belle en termes de données de collisions collectées à la résonance dite « Υ(4S) », un niveau d’énergie particulièrement adaptée à la production de paires de mésons B. Cette résonance se trouve en effet juste au-dessus du seuil de production de ces mésons : aucune autre particule n’est générée dans la même collision, ce qui simplifie et clarifie les analyses.
Depuis le début de leur exploitation en 2019, SuperKEKB et Belle II poursuivent l’objectif d’accumuler des volumes de données sans précédent sur les désintégrations de ces particules composées d’un quark bottom et de son antiparticule, pour déceler dans leur comportement des anomalies synonymes de nouvelle physique.
Au 4 juin, la luminosité intégrée (une unité décrivant la quantité totale de particules générées dans l’accélérateur et exprimée en fentobarns) totale de Belle II s’élevait à 900 fb⁻¹, dont l’immense majorité au niveau de résonnance Υ(4S), et celle-ci continue d’augmenter. Cette progression repose sur l’amélioration continue des performances de l’accélérateur. Le 19 mars dernier, SuperKEKB a atteint une luminosité instantanée record de 5,2 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹, soit environ 2,5 fois celle obtenue par Belle. Depuis le début de l’année, le rythme moyen d’acquisition des données est en outre près de trois fois supérieur à celui de la meilleure année d’exploitation de l’expérience historique.
L’obtention du plus important jeu de données mondial constitue une étape décisive pour Belle II. L’analyse détaillée de cet échantillon exceptionnel devrait permettre de multiplier les recherches de phénomènes rares et d’accroître la sensibilité de l’expérience à d’éventuels effets de nouvelle physique au-delà du Modèle standard.
Justine Serrano, chercheuse au CPPM (CNRS / Aix Marseille Université) et responsable scientifique France de l’expérience, se réjouit : « C'est un jalon important pour Belle II, qui montre que l'accélérateur a su surmonter un certain nombre d’obstacles techniques. Depuis le début de la prise de données 2026, les conditions sont très stables, notamment grâce à la réduction du nombre de perte de faisceaux 'soudaines' qui peuvent endommager des éléments de la machine ou les couches internes du détecteur. Les prochaines semaines de prise de données viseront à augmenter encore la luminosité instantanée. Tous les espoirs sont permis ! »
À plus long terme, SuperKEKB et Belle II ambitionnent d’accumuler une luminosité intégrée totale de 50 atobarns, soit environ cinquante fois celle obtenue par Belle. Pour atteindre cet objectif, les équipes prévoient de poursuivre l’optimisation des performances de l’accélérateur et du détecteur, avec notamment une modernisation importante des deux infrastructures envisagée à l’horizon 2032.
Belle II et les laboratoires CNRS Nucléaire & Particules
Installée sur le campus de Tsukuba de l’Organisation de recherche sur les accélérateurs de haute énergie (KEK), l’expérience Belle II constitue l’un des projets phares de la physique des particules au Japon. Elle réunit plus de 1 200 scientifiques issus de 28 pays et régions autour d’un objectif commun : mettre à l’épreuve le Modèle standard des particules élémentaires et identifier d’éventuels phénomènes qu’il ne permettrait pas d’expliquer.
Comme son prédécesseur KEKB, le collisionneur SuperKEKB accélère des faisceaux d’électrons et de positons avant de les stocker dans deux anneaux distincts puis de les faire entrer en collision au sein du détecteur Belle II. L’installation repose sur une innovation majeure : le schéma de collision dit « nano-beam », qui consiste à réduire à l’extrême la taille des faisceaux au point d’interaction afin d’augmenter considérablement le taux de collisions.
La France est représentée au sein de la collaboration Belle II par cinq laboratoires de CNRS Nucléaire & Particules. Il s’agit du CPPM (CNRS / Université d’Aix-Marseille), d’IJCLab (CNRS / Université de Paris-Saclay), de l’IPHC (CNRS / Université de Strasbourg), de l’IRL TYL (CNRS / KEK) et du CC-IN2P3.
Parmi les contributions de l’institut, on compte notamment la mise à jour du système d’acquisition des données, la participation au détecteur de vertex (SVD), au détecteur d’identification des particules chargées (ARICH) et au luminomètre ainsi que le traitement d’une partie des données de l’expérience par le CC-IN2P3.