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  • La première particule constituée de 4 quarks

    Posté le 9 juillet 2013

    Tetraquark

    La mystérieuse Zc(3900) est la première particule confirmée composée de 4 quarks.

    Jusqu’à maintenant, les particules observées contenaient seulement 3 quarks (tels que les protons ou les neutrons), ou 2 quarks (tels que les pions et kaons des rayons cosmiques).

    C’est le détecteur Belle de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK) du Japon, collisionneur d’électrons et de positrons qui a permis la découverte de cette nouvelle particule.

    Les collisions de Belle ont 1/1000ème l’énergie de celles du LHC mais sont suffisamment énergétiques pour reproduire les conditions présentes dans l’Univers primordial. Le taux de collision est lui plus de 2 fois plus important que celui du LHC. Il arrive que ces collisions donnent naissance à des particules éphémères.

    Le résultat de la désintégration observée correspond à celle d’une particule contenant 4 quarks liés entre eux : 2 quarks Charm lourds et 2 quarks plus légers qui donnent à la particule une charge. Avec 159 de ces particules Zc(3900), l’équipe de Belle a obtenu une signification statistique de 5,2 sigma, suffisant pour être considéré comme une preuve de son existence.

    Cette nouvelle particule a également été observée par le Beijing Spectrometer III (BESIII) au Beijing Electron Positron Collider. BESIII a détecté 307 particules Zc(3900).

    Personne ne conteste le nombre de quarks de cette particule mais leur disposition, qui pourrait avoir des implications en chromodynamique quantique (théorie décrivant l’intéraction force qui lie les quarks), est controversée. Certains pensent que cette particule est une union de 2 particules ordinaires qui contiennent un quark et un antiquark et qu’on appelle « mésons ». Les particules Zc(3900) pourraient être constituées de 2 mésons reliés par une connexion souple qui formerait une structure de type molécule. D’autres théoriciens pensent que cette nouvelle particule est un véritable tétraquark : 4 quarks liés ensemble pour former une boule compacte. Dans cette boule, 2 quarks sont liés ensemble, ainsi que 2 antiquarks. Cette configuration ne se produit dans aucune particule connue et introduirait donc de nouveaux blocs constitutifs de la matière.

    Les partisants de la théorie des tetraquarks soulignent qu’une molécule constituée de mésons devrait facilement se diviser en 2 moitiés, et qu’une telle séparation n’apparait pas dans les données. Mais la marge d’erreur des expériences est encore trop grande pour écarter la possibilité de mésons moléculaires. Une autre manière de tester ces 2 théories serait de chercher à détecter d’autres particules dont elles prévoient l’existence.

    Pour mettre fin à ce débat, les chercheurs de BESIII continuent à travailler sur les données recueillies depuis le premier test expérimental en décembre et janvier. Si cela n’est pas suffisant pour démasquer les secrets de cette particule, nous devront peut-être attendre 2015 avec la mise en service de la version plus puissante du détecteur Belle.

    Source : Nature


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