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Posté par Isabelle le Vendredi 13/02/2015 à 00:00
Une mesure essentielle pour décrire l'interaction forte

© COMPASS
L'expérience COMPASS au CERN, impliquant le CEA et des partenaires internationaux, rapporte une mesure essentielle concernant l'interaction forte. Celle-ci lie ensemble les composants des noyaux atomiques (quarks dans les nucléons, et nucléons dans le noyau). Les résultats obtenus par les chercheurs viennent conforter les prédictions du modèle théorique de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte, grâce notamment à la mesure suffisamment précise d'une propriété du "pion (Le terme Pion peut désigner :)", particule médiatrice (En géométrie plane, la médiatrice d'un segment est l'ensemble des points équidistants des extrémités du segment. Cet ensemble est la droite passant par...) de cette interaction. Aucune expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée par un ou des chercheurs...) n'y était parvenue jusqu'à présent, manquant de précision. L'étude est publiée dans Physical Review Letter le 9 février.

Dans le domaine de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) hadronique à basse énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), l'interaction forte est modélisée par des particules appelées "pions". La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) de l'interaction forte prédit avec précision la "polarisabilité" du pion - qui représente ses déformations sous l'effet d'un champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à...) et magnétique. Bien que difficile à mesurer, la polarisabilité fait partie de ses propriétés fondamentales, au même titre que sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) ou sa charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.). Elle intrigue les scientifiques depuis les années 1980, car les premières mesures semblaient contredire la théorie. Finalement, le résultat obtenu aujourd'hui correspond étroitement à cette théorie.

Pour mesurer la polarisabilité du pion, l'expérience COMPASS a projeté un faisceau de pions, obtenu grâce au Super Proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) Synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) du Cern, contre une cible de nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.). Quand les pions arrivent à une distance de la cible en nickel égale en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...) à deux fois leur propre rayon (1,2 x 10^-15), ils sont soumis au très fort champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique des noyaux de nickel ; sous l'effet de ce champ ils se déforment et changent de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.), émettant alors une particule de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...), autrement dit un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...). En mesurant, sur un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) important de 63 000 pions (correspondant à 2 semaines de prises de données), l'énergie du photon et la déflexion du pion, les chercheurs ont pu mesurer la polarisabilité. Le résultat montre que le pion (Le Pion est un film français réalisé par Christian Gion en 1978.) se déforme considérablement moins que ce que montraient les mesures précédentes, comme prévu par la théorie de l'interaction forte.


Compass est une expérience sur cible fixe au Cern, longue de 60 mètres et comprenant une suite de détecteurs et d'aimants permettant d'identifier et de mesurer les particules produites après interaction sur la cible. Les protons de l'accélérateur du SPS sont envoyés sur une première cible, produisant de nombreuses particules secondaires. Pour étudier les polarisabilités, ce sont des faisceaux secondaires de pions qui sont à leur tour projetés sur une cible. © COMPASS

La Collaboration COMPASS, fondée en 1996, comprend 220 physiciens de 12 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de...), et enregistre des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) au Cern depuis 2002 avec les faisceaux du Super Proton Synchrotron. Le CEA-Irfu (Institut de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) sur les lois fondamentales de l'Univers) prend une part majeure dans le travail de la Collaboration. Ingénieurs, techniciens et physiciens ont conçu ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) et réalisé des détecteurs de pointe pour l'expérience tels que les premiers détecteurs gazeux à microstructure Micromegas utilisés dans une expérience de haute énergie, des chambres a dérive de très grande taille capables de supporter de très hauts flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) de particules et un détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) de protons de recul entourant la cible.

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Source: CEA