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  • Les Quarks sont-ils des Particules Elémentaires ?

    Posté le 4 juin 2012

    Découvrir des quarks dans un état excité signifierait que les quarks ne sont pas des particules élémentaires.

    Depuis toujours, l’humanité a cherché à déterminer les éléments fondamentaux de la matière. Nous avons découvert l’atome, puis les protons et neutrons qui le composent, et enfin les quarks. Sommes-nous arrivés au bout ou bien y a-t-il quelque chose d’autre à l’intérieur ?

    Les physiciens de l’expérience ATLAS du LHC ont franchi une nouvelle étape nous rapprochant de la vérité sur cette question en publiant les résultats d’une étude visant à découvrir de nouveaux types de particules qui se désintègrent en un jet (une projection de particules hadroniques [mésons et baryons]) et un photon. Ces particules seraient des quarks excités (notés q*)

    Un article du blog officiel d’ATLAS explique que, comme dans le cas des atomes, si une particule peut être excitée alors elle est nécessairement composée d’éléments plus petits.

    Comment voir à l’intérieur des quarks ? Si un quark pouvait être brisé, même l’énergie du LHC pourrait ne pas être suffisante pour le faire. Mais si nous pouvons utiliser le LHC pour créer un quark dans un état excité, alors nous saurions que les quarks ont probablement une sous-structure.

    Les atomes excités sont tout autour de nous. Par exemple dans une ampoule allumée. Ils sont plus énergétiques que les atomes ordinaires parce que leurs électrons sont dans un plus haut niveau d’énergie. Lorsque les électrons retournent à leur état fondamental, les atomes excités libèrent des photons, ce qui fait briller l’ampoule. Ce qui est important ici est qu’un atome ne serait pas excitable s’il n’était pas composé de parties plus petites.

    Si le LHC pouvait créer des quarks excités nous devrions les observer avec ATLAS lorsqu’ils émettent des photons et retournent à leur état normal. Malgré le fait qu’aucun état excité n’ait encore été observé, l’étude de ATLAS (publiée dans The Physical Review Letters) a complété de manière significative les précédents résultats obtenus avec d’autres collisionneurs de particules. En fait, ces mesures excluent l’existence de signaux 10 fois plus faibles et des quarks excités de 2 TeV plus massifs que les précédentes études.

    Avec l’augmentation d’énergie de collision du LHC à 8 TeV qui s’est faite cette année, et des augmentations prévues à l’avenir, les membres de l’expérience ATLAS espèrent bien améliorer sérieusement nos connaissances sur les constituants fondamentaux de la matière.

    C’est vraiment très excitant 😉

    Source : ATLAS

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