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Posté par Adrien le Samedi 08/07/2017 à 00:00
LHCb a observé une charmante nouvelle particule
Aujourd'hui, lors de la conférence EPS sur la physique des hautes énergies tenue à Venise en Italie, l'expérience LHCb auprès du Grand collisionneur de hadrons LHC du CERN a annoncé l'observation du ?cc^++ (Xicc^++), nouvelle particule contenant deux quarks charmés et un quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants...) up. Les théories actuelles prédisaient l'existence de cette particule de la famille des baryons, mais, malgré de nombreuses années de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....), ces baryons à deux quarks lourds échappaient aux physiciens. La 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 la nouvelle particule identifiée est d'environ 3621 MeV, soit près de quatre fois celle du proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) (le 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 « baryon » vient du grec barys qui...) le plus connu), propriété qu'elle doit à ses deux quarks charmés. C'est la première fois qu'une telle particule est détectée sans ambiguïté.


Image représentant la nouvelle particule observée par LHCb, contenant deux quarks charmés et un quark up. (Image: Daniel Dominguez/CERN)

Pratiquement toute la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) que nous observons autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de nous est faite de baryons, particules courantes composées de trois quarks ; les baryons les plus connus sont les protons et les neutrons. Mais il existe six sortes de quarks, et, en théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...), de nombreuses combinaisons différentes pourraient former d'autres types de baryons. Jusqu'ici, les baryons observés étaient tous constitués d'un quark lourd au maximum.

Le fait d'avoir trouvé un nouveau baryon, contenant deux quarks lourds, présente un grand intérêt car celui-ci nous offre un outil exceptionnel pour sonder plus avant la chromodynamique quantique (La chromodynamique quantique, acronyme QCD de l'anglais Quantum ChromoDynamics, est une théorie physique qui décrit l’interaction forte, l’une des forces fondamentales. Elle fut...), à savoir la théorie décrivant 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...) forte, l'une des quatre forces fondamentales, déclare Giovanni Passaleva, nouveau porte-parole de la collaboration LHCb. Ces particules nous aideront par conséquent à améliorer la capacité prédictive de nos théories. "

Contrairement aux autres baryons, dans lesquels les trois quarks effectuent une danse subtile les uns autour des autres, un baryon à deux quarks lourds devrait se comporter comme un système planétaire, où les deux quarks lourds jouent le rôle d'étoiles lourdes en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) l'une autour de l'autre, le quark léger étant, lui, en orbite autour de ce système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre...), " ajoute Guy Wilkinson, ancien porte-parole de la collaboration.

Mesurer les propriétés du ?cc^++ nous aidera à établir comment un système de deux quarks lourds et un quark léger se comportent. Nous pourrons obtenir des informations importantes en déterminant précisément les mécanismes de production et de désintégration ainsi que la durée de vie (La vie est le nom donné :) de cette nouvelle particule.

L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) de ce nouveau baryon, opération délicate, a été rendue possible grâce au taux de production élevé de quarks lourds au LHC, ainsi qu'au potentiel exceptionnel de l'expérience LHCb, qui est capable d'identifier les produits de la désintégration de particules avec une efficacité remarquable. Le baryon ?cc^++ a été identifié grâce à sa désintégration en un baryon ?c^+ et en trois mésons, plus légers, K^-, ?^+ et ?^+.

L'observation du ?cc^++ à LHCb ouvre de nouvelles perspectives pour détecter d'autres représentants de cette famille de baryons à deux quarks lourds. Ils peuvent désormais être recherchés auprès du LHC.

Ce résultat a été obtenu à partir d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) de 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.) à 13 TeV enregistrées durant la deuxième période d'exploitation du Grand collisionneur (Un collisionneur est un type d'accélérateur de particules mettant en jeu des faisceaux dirigés de particules élémentaires.) de hadrons, et confirmé au moyen de données à 8 TeV enregistrées lors de la première période d'exploitation. La collaboration a soumis un article rapportant ces résultats à la revue Physical Review Letters.

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Source: Corinne Pralavorio - Copyright CERN