Les scientifiques découvrent de nouvelles configurations "exotiques" de quarks

Par Pallab Ghosh Correspondant scientifique

Les scientifiques ont découvert de nouvelles façons de regrouper les quarks, les plus petites particules connues de l'homme.

Ces nouvelles structures n'existent que pendant un cent millième de milliardième de milliardième de seconde, mais elles pourraient expliquer la formation de notre Univers.

Les atomes contiennent des particules plus petites, appelées neutrons et protons, qui sont composées de trois quarks chacune.

La matière "exotique" découverte ces dernières années est composée de quatre et cinq quarks - tétraquarks et pentaquarks.

Les scientifiques du Grand collisionneur de hadrons en Suisse ont découvert un nouveau pentaquark et deux tétraquarks.

Cela porte le nombre total de découvertes à 21. Chacun est unique, mais les chercheurs sont enthousiasmés par les qualités des trois nouvelles découvertes.

Le nouveau pentaquark se désintègre en particules qu'aucun autre ne produit, tandis que les deux tétraquarks ont la même masse, ce qui laisse penser qu'ils pourraient être la première paire connue de structures exotiques.

Mais ce qui est peut-être encore plus important, c'est que les dernières découvertes signifient qu'il y a maintenant suffisamment de ces particules pour commencer à les regrouper, comme les éléments chimiques du tableau périodique.

Il s'agit d'une première étape essentielle vers la création d'une théorie et d'un ensemble de règles régissant la masse exotique.

À la lumière de ces nouvelles découvertes, les physiciens discutent de cette question lors d'un séminaire spécial organisé mardi au CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, qui abrite le Grand collisionneur de hadrons.

L'étude des différences minuscules entre les choses les plus infimes que nous connaissons peut sembler obscure, mais l'interaction des quarks crée ce que l'on appelle la "force forte", qui maintient ensemble l'intérieur des atomes et, par extension, l'Univers tout entier.

"La force forte est extrêmement difficile à calculer, et nous n'avons pas de prévisions fermes sur la façon dont les pentaquarks et tetraquarks exotiques sont construits", explique le professeur Chris Parkes de l'université de Manchester.

"Mais nous espérons qu'en les découvrant, nous pourrons élaborer des théories qui nous permettront de mieux les comprendre".

Que sont les quarks ?

Un philosophe grec, Démocrite, a avancé l'idée, au cinquième siècle avant Jésus-Christ, que le monde était constitué de particules indivisibles qu'il appelait atomes.

À la fin du 19e siècle et au début du 20e siècle, des résultats expérimentaux ont montré que les atomes étaient constitués de particules plus petites : électrons, neutrons et protons.

Dans les années 1960, il est apparu que les neutrons et les protons étaient eux-mêmes constitués de particules encore plus petites, appelées quarks, et que l'interaction des quarks était liée à l'une des forces fondamentales de la nature, la force forte.

Non seulement cette force maintient l'intérieur des atomes ensemble, mais elle joue un rôle important dans les interactions d'autres particules subatomiques qui font fonctionner l'Univers.

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Le Grand collisionneur de hadrons a subi une mise à niveau majeure et les chercheurs impliqués pensent qu'ils découvriront beaucoup plus de particules exotiques de ce type, dont certaines pourraient avoir six quarks liés ensemble.

Certaines d'entre elles pourraient avoir une existence moins fugace - peut-être un cent milliardième de seconde.

C'est bref selon les normes humaines, mais comme ces particules voyagent à une vitesse proche de celle de la lumière, elles laisseraient des traces de quelques millimètres de long, ce qui constituerait une empreinte précieuse à suivre pour les détectives physiciens.