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  • Leptoquarks : les ornithorynques de la physique des particules

    Posté le 23 octobre 2012

    Tous les atomes de notre corps sont constitués d’électrons, protons et neutrons, et les protons et neutrons sont constitués de quarks. Fondamentalement nous sommes donc constitués de seulement 2 types de particules : les électrons et les quarks.

    Les particules sont définies par la manière dont elles intéragissent. Les particules de matière sont regroupées en 2 classes : les leptons et les hadrons, dont les noms sont tirés du grec signifiant petit et gros.

    Les leptons ne semblent pas du tout affectés par la force forte tandis que les hadrons sont dominés par elle. Les leptons, tel que les électrons, peuvent se transformer en d’autres leptons (muons, taus et neutrinos). La même chose est valable pour les quarks, blocs fondamentaux des hadrons. Cette similitude pourrait avoir une raison profonde mais elle n’est pas encore connue. La ressemblance entre les leptons et les quarks est encore plus frappante quand on les organise selon la façon dont ils intéragissent avec la force faible (3 générations de doublets).

    De nombreux physiciens pensent que cette similarité n’est pas un hasard et qu’ils pourraient bien être connectés d’une manière ou d’une autre. Si c’est le cas, il pourrait exister une nouvelle particule qui tient un peu des deux : le leptoquark. Une telle chose serait aussi choquante que la découverte de l’ornithorynque, un mammifère qui pond des oeufs.

    Les physiciens cherchent les leptoquarks depuis des années mais n’en ont jamais trouvé. S’ils existent, ils doivent avoir une masse plus importante que celles que les précédentes expériences ont pu atteindre. Les leptoquarks pourraient aussi permettre à la matière ordinaire de se désintégrer spontanément, phénomène qui n’a encore jamais été observé. Si les leptoquarks ont une masse élevée, alors les fluctuations dans la matière ordinaire l’atteindraient rarement et les désintégrations seraient trop peu fréquentes pour avoir été détectées.

    Les leptoquarks se trouveraient donc à une échelle d’énergie plus élevée qui pourra être atteinte au LHC. Ils seraient produits par paires, et chacune se désintègrerait en un lepton et un quark (qui deviendrait un jet). L’image de présentation de cet article représente une désintégration qui pourrait être celle d’un leptoquark mais rien ne permet de le confirmer pour le moment.

    Les données collectées par le LHC en 2011 ont été analysées mais pour l’instant rien de concluant n’a été trouvé.

    Source : CMS

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