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  • Preuves de la Désintégration du Boson de Higgs en Quarks

    Posté le 2 août 2017

    Le Modèle Standard fait des prédictions très précises sur la manière dont le Boson de Higgs interagit avec différentes particules. Les premières observations étaient basées sur les mesures de sa désintégration en d’autres bosons (W,Z,γ). Maintenant, les chercheurs de la collaboration ATLAS viennent de montrer comment le Higgs se désintègre directement en fermions tels que les quarks et les leptons, la famille de particules fondamentales qui composent la matière.

    Jusqu’à maintenant les chercheurs ont pu prouver la désintégration du Boson de Higgs en photons, leptons tau et bosons W et Z. Cependant, cela ne représente que 30% des désintégrations. La désintégration en quarks bottom (H→bb) qui devrait pourtant se produire avec le taux le plus élevé (environ 58% d’après le Modèle Standard) n’avait jamais été observée. La raison est qu’il est très difficile de la distinguer des processus similaires d’arrière plan (qui pourraient s’assimiler à un “bruit de fond”) : les paires de quark bottom sont créées 10 millions de fois plus souvent que les désintégrations H→bb.

    Les physiciens de la collaboration ATLAS ont donc cherché les désintégrations H→bb qui sont créées en association avec une autre particule, dans ce cas il s’agit d’un boson vecteur (W ou Z). Les désintégrations plus reconnaissables des bosons vecteurs permettent de réduire le bruit de fond. Cela conduit à un taux de production beaucoup plus faible (environ 30,000 désintégrations H→bb devraient avoir été produites de cette manière) mais fournit une opportunité de repérer cette désintégration insaisissable.

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  • Comment Mesure-t-on le Rayon d’un Proton ?

    Posté le 16 septembre 2016

    Proton-illustrationUn proton est une particule qui contient 3 quarks chargés (2 quarks up et un quark down) liés par la force nucléaire forte.

    La notion de taille pour une particule comme le proton, qui est dans le domaine de la physique quantique, est difficile à définir. Mais il y a 2 manières classiques de mesurer son rayon : par diffusion des électrons d’un atome d’hydrogène ou en regardant de très près la différence entre certains niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène (cette différence est appelée décalage de Lamb)

    Le décalage de Lamb est la différence d’énergie entre les 2 niveaux de l’atome d’hydrogène, notés 2S1/2 et 2P1/2. Il est dû à l’interaction entre les fluctuations quantiques du vide et l’électron de l’hydrogène. Il a été découvert en 1930 par Willis Lamb. Ce décalage d’énergie est si faible qu’il est très sensible au rayon du proton.

    Le rayon du proton, qui est défini comme la distance à laquelle la densité de charge descend en dessous d’une certaine valeur, est estimé à 0,8751 femtomètres.

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  • La Découverte du Pentaquark est confirmée

    Posté le 20 août 2016

    Pentaquark

    De nouveaux résultats de l’expérience LHCb du LHC (CERN) confirment la découverte d’août 2015 qui a montré que les quarks peuvent s’associer par groupe de 5.

    Deux nouvelles études de la collaboration LHCb écartent tous les doutes sur la découverte de particules exotiques comportant 5 quarks. La première démontre que la preuve de l’existence des pentaquarks est indépendante des modèles. La 2ème rapporte la preuve de particules hadroniques, dont les propriétés sont cohérentes avec celles des précédents pentaquarks observés, dans un nouveau canal de désintégration.

    Les quarks s’assemblent habituellement par groupes de 2 (mésons) ou de 3 (baryons). Mais au cours des 2 dernières années, la collaboration LHCb a confirmé l’existence de particules exotiques comportant 4 ou 5 quarks qui avaient été prédites depuis longtemps par les théoriciens. Dans le cas du pentaquark, les données de la désintégration d’une particule à 3 quarks (lambda bottom) ont été analysées. Cette particule se désintégrait en une autre particule plus légère à 3 quarks (J∕psi), un proton et un kaon (méson K). Mais il arrivait qu’elle passe par un état intermédiaire comprenant une particule à 5 quarks et un kaon.

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  • Une particule complètement inattendue a peut-être été découverte

    Posté le 10 mars 2016

    Diphoton

    Le 15 décembre 2015, deux équipes du LHC (ATLAS et CMS) ont indépendamment rapporté l’existence éventuelle d’une nouvelle particule*, un boson d’une masse de 750 GeV.

    Lorsqu’en analysant leurs données ils ont trouvé cette particule totalement inattendue (un léger excès dans le canal de désintégration en deux photons), leur réaction a été similaire à celle de Isaac Rabi lorsque le muon a été découvert en 1936 : “Qui a commandé ça ?”

    Si cette particule existe, les implications seraient énormes. Précisément parce que personne ne l’avait prédite cela pourrait bien être la plus importante découverte en physique des particules depuis la confirmation de l’existence des quarks dans les années 1970.

    Les preuves sont cependant insuffisantes pour le moment. Il s’agit d’un excès de pairs de photons gamma produits avec une énergie combinée de 750 GeV lors de la collision de protons à 13 TeV. Mais le fait que 2 détecteurs différents l’aient repéré à presque exactement la même énergie donne de l’espoir même si ce genre de signaux apparaissent souvent dans les expériences pour ensuite disparaitre.

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  • SHINE : Une expérience destinée à mieux comprendre le plasma quarks-gluons

    Posté le 21 février 2015

    CERN-NA61_Shine-eventL’objectif de l’expérience NA61/SHINE (pour “SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment”) est d’étudier le plasma quarks-gluons, un état de la matière dans lequel les quarks se déplacent librement, sans être confinés dans les protons et les neutrons par la force nucléaire forte. Les scientifiques veulent étudier de manière plus précise les transitions entre la phase dans laquelle les quarks sont confinés et la phase dans laquelle ils sont libres.

    On pense que le plasma quarks-gluons existait au tout début de l’Univers.

    Cela fait 2 ans que les équipes du CERN se préparaient à utiliser des faisceaux d’argon. Contrôler ces particules, qui ont une masse beaucoup plus importante que celle des protons, n’est pas une chose facile. Les opérateurs ont dû s’adapter au système d’accélération du Super Proton Synchroton (SPS), un accélérateur de 7 km de circonférence qui est la dernière étape avant l’envoi des ions d’argon sur leur cible constituée d’atomes de scandium.

    Le SPS est l’avant-dernier accélérateur du complexe d’accélérateurs du CERN. Juste après, il y a le LHC.

    C’est le 12 février dernier que les premières collisions avec des ions d’argon ont été enregistrées.

    Pour permettre 8 semaines d’expérimentation avec les ions d’argon tout en injectant des protons vers les détecteurs du LHC, les accélérateurs alterneront entre les 2 : dans chaque cycle de 21,6 secondes, le SPS fournira 2 faisceaux de protons et un faisceau d’argon.

    Source : CERN