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Posté par Isabelle le Mercredi 15/07/2015 à 00:00
Découverte d'une nouvelle catégorie de particules au LHC
L'expérience LHCb auprès du Grand collisionneur de hadrons du CERN a annoncé le 14 juillet 2015 la découverte d'une catégorie de particules appelées pentaquarks.


Illustration de l'agencement possible des quarks dans une particule pentaquark comme celles découvertes par LHCb. Les cinq quarks pourraient être liés étroitement (gauche). Ils pourraient aussi être rassemblés en un méson (un quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière.) et un antiquark) et un baryon (Un baryon est, en physique des particules, une catégorie de particules, dont les représentants les plus connus sont le proton et le neutron. Le terme...) (trois quarks) faiblement liés entre eux (Image: Daniel Dominguez/CERN)
La collaboration a soumis un article rapportant ces résultats à la revue Physical Review Letters.« Le pentaquark n'est pas n'importe quelle nouvelle particule, explique Guy Wilkinson, porte-parole de LHCb, car il est composé de quarks, à savoir les constituants fondamentaux des protons et des neutrons, assemblés selon une configuration qui, en plus de cinquante ans de recherches expérimentales, n'avait encore jamais été observée. L'étude de ses propriétés pourrait nous permettre de mieux comprendre comment est constituée la matière ordinaire, c'est-à-dire les protons et les neutrons dont nous sommes tous composés. »

Notre compréhension de la structure de la matière a été révolutionnée en 1964, quand le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot physicien...) Murray Gell-Mann, des États-Unis, a proposé une distinction entre deux catégories de particules : d'une part les baryons, qui comprennent les protons et les neutrons et sont composés de trois objets possédant des charges fractionnaires appelés quarks, et d'autre part les mésons, qui sont composés de paires quark-antiquark. Les antiquarks sont des quarks d'antimatière. Gell-Mann a reçu en 1969 le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques...) pour ses travaux sur ce sujet. Le modèle des quarks permet aussi l'existence d'autres états composites de quarks, notamment des pentaquarks composés de quatre quarks et d'un antiquark.

Les expériences précédentes qui ont cherché des pentaquarks n'ont pas obtenu de résultats probants. S'il en va autrement pour LHCb, c'est parce qu'elle a été en mesure de chercher des pentaquarks à partir de nombreux angles différents, et que toutes les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de...) ont mené à la même conclusion. C'est un peu comme si les études précédentes avaient cherché des silhouettes dans l'obscurité, tandis que LHCb menait ses recherches en plein jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...), et sous tous les angles. La prochaine étape de l'analyse consistera à étudier la manière dont les quarks sont liés à l'intérieur des pentaquarks.

Lire l'article de LHCb (en anglais).

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Source et illustration: CERN/Corinne Pralavorio