Upsilon: une particule insensible aux premiers instants de l'Univers ?
Publié par Adrien le 21/02/2020 à 08:00
Source: CEA

(c) CEA/Javier Castillo Castellanos
La collaboration Alice au LHC (Cern), à laquelle contribue l'Irfu, vient de mettre en évidence la première particule capable de "résister" au "flot" du plasma de quarks et de gluons. Ce résultat pionnier ouvre la voie à de nouvelles études de cet état extrême de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) qui prévalait aux premiers instants de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Quelques microsecondes après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des...), l'Univers aurait connu un état où seuls existent les constituants les plus élémentaires de la matière: le plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à neutrons avant qu'elles ne s'effondrent en...) de quarks et de gluons (QGP).

Un tel état peut être recréé lors de la collisions d'ions de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole...) relativistes au LHC (Large Hadron (Un hadron est un composé de particules subatomiques régi par l'interaction forte. Dans le Modèle Standard de la Physique des particules, ces particules sont composées de...) Collider). Les quarks et les gluons sont alors libérés des protons et des neutrons dans lesquels ils se trouvaient confinés et en libèrent de nouveaux par collisions successives. Une des propriétés les plus impressionnantes du QGP obtenu au LHC est l'apparition de mouvements collectifs de particules, produits par des gradients de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) qui se développent en son sein. 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'un "flot" anisotrope (L'anisotropie (contraire d'isotropie) est la propriété d'être dépendant de la direction. Quelque chose d'anisotrope pourra présenter différentes...) de particules en est la preuve expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique....) directe. Jusqu'à présent, toutes les particules étudiées apparaissent comme emportées par ce flot, avec une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au...) qui témoigne de l'intensité des interactions entre les constituants du QGP.

La majorité des quarks composant le QGP sont légers (up et down) mais certains, comme les quarks "beau", sont beaucoup plus lourds. Leur formation par paires quark-antiquark requérant davantage d'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.), ils sont créés principalement par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules...) de gluons aux premiers instants de la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) entre les deux noyaux, avant même la formation du QGP: ce sont donc des sondes privilégiées du plasma de quarks et de gluons. Plus lourds, ils ont aussi de meilleures chances de résister au flot et de se lier avec l'antiquark créé en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) qu'eux.

Sur la base 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.) recueillies en 2015-2018, la collaboration Alice montre que la particule Upsilon(1S), formée par la liaison entre 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.) beau et un antiquark beau, est la première particule qui ne semble pas participer au flot du QGP. Ce résultat est compatible avec certains modèles théoriques.

Les améliorations du 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...) Alice en cours permettront d'augmenter la précision des résultats actuels à partir de mai 2021.

Références:
ALICE Collaboration, Phys. Rev. Lett.
Page générée en 0.502 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique