De gros doutes pèsent sur l'existence réelle des pentaquarks

Les physiciens sont rentrés bredouilles des expéditions de chasse aux pentaquarks. Le manque de preuve les amène désormais à douter que ces étranges particules subatomiques, aperçues en 2002, existent réellement. Le pentaquark avait été découvert au synchrotron SPring-8 à Harima au Japon. La particule, censée se composer de cinq quarks, était si instable que les physiciens n'avaient pu que déduire son existence des débris de collisions entre des rayons gamma et des atomes de carbone.


Les trios des quarks composent les protons et les neutrons qui sont les briques de base des noyaux atomiques. Les particules composées de cinq quarks seraient extrêmement rares, et ont été classées comme nouvelle forme de matière.

Des expériences effectuées sur l'accélérateur Thomas Jefferson en Virginie, suggèrent aujourd'hui que la découverte ait été une erreur. "Nous n'avons tout simplement rien vu dans ces expériences", a indiqué le 16 avril dernier Raffaella de Vita, de l'Institut de Physique nucléaire de Gênes en Italie. "Je pense que nous avions le seul laboratoire au monde pour répéter ces expériences avec au moins dix fois plus de sensibilité", précise Marco Battaglieri, un de collègues de de Vita, "c'est la première fois que nous pouvions regarder ce problème avec des statistiques significatives".

Des hauts et des bas dans la recherche

Les résultats alimentent une polémique qui fait rage depuis que le premier pentaquark observé ait été confirmé par plus de dix autres laboratoires, qui ont analysé les résultats de collisions semblables pour rechercher des preuves de l'existence de la particule. "En 2003, il y avait un bon nombre de résultats positifs, tout le monde avait trouvé quelque chose", indique Battaglieri.

Mais en 2004, les résultats de collisions à des énergies plus élevées n'ont montré aucune trace du pentaquark, jetant un doute sur la découverte originale. Les collisions à plus forte énergie fournissent généralement plus de résultats statistiques significatifs, cependant quelques scientifiques ont prétendu que ces conditions effaçaient en fait toute preuve de l'existence du pentaquark.

C'est pourquoi l'équipe de Jefferson a monté une étude rigoureuse des débris des collision de rayons gamma sur une cible d'hydrogène liquide, répétant une expérience effectuée à Bonn en Allemagne, dans laquelle des pentaquarks avaient été soi-disant observés.

"Les résultats prouvant l'existence des pentaquarks ne semblent pas convaincants," indique Curtis Meyer, physicien des particules à l'université de Pittsburgh, qui a présenté une comparaison détaillée des expériences. Il indique qu'après l'annonce de la découverte de SPring-8, beaucoup de groupes de recherche ont prématurément suivi le mouvement. "Certains de ces résultats étaient vraiment limites" précise-t-il. Battaglieri ajoute que les premières observations n'étaient probablement que du bruit de fond des expériences.

Une soupe de quarks

Les scientifiques étudient la manière dont les quarks s'organisent entre eux parce qu'ils constituent l'essentiel de la matière que nous voyons autour de nous. Les théoriciens pensent que pendant ses premières secondes, l'Univers a été rempli d'un plasma de quarks et de gluons, ces particules qui lient des quarks entre eux. La compréhension de cette soupe de quarks pourrait nous dire pourquoi l'Univers a ensuite évolué jusqu'à la structure que nous lui connaissons aujourd'hui.

"Les efforts fournis pour observer les pentaquarks n'ont toutefois pas été inutiles", concède Meyer. "Le problème a attiré l'attention de la communauté scientifique pendant quelques années, et a été à l'origine d'un grand nombre d'excellents travaux théoriques". Il ajoute que des expériences au laboratoire de Jefferson au cours de l'année convaincront probablement tous ceux qui pensent encore que ces particules fantomatiques pourraient exister.

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