CERN: coup de projecteur sur la structure de particules « exotiques »

L'expérience CMS du CERN, une immense machinerie pour étudier l'infiniment petit (image d'illustration).

Des travaux menés au CERN ont permis de lever un coin de voile sur la structure de particules dites 'exotiques'. Il s'agit de particules qui possèdent quatre quarks, alors que les protons et les neutrons, par exemple, n'en comptent que trois.

Pendant longtemps, l'existence de ces particules exotiques n'a été que théorique. Ce n'est que récemment que les physiciens ont accumulé des preuves de leur réalité. La nature véritable de leur structure demeurait cependant encore bien mystérieuse. Des recherches conduites au CERN permettent aujourd'hui d'en savoir plus.

Les scientifiques du CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) ont ainsi analysé les traces laissées par les collisions de protons produites par le LHC, le plus puissant accélérateur de particules du monde. Les données ont été recueillies entre 2016 et 2018 et passées au crible.

Selon un article paru dans la revue Nature, mercredi, les physiciens ont examiné la structure de particules exotiques composées de deux quarks 'charme' et de deux antiquarks 'charme'. Les physiciens ont étudié les propriétés de ces particules, notamment leur spin, leur symétrie et la façon dont leurs quarks et antiquarks sont reliés.

Les quarks sont des briques élémentaires de la matière. Ils sont à la base de la structure des protons et des neutrons. On en compte six types, dont le quark charme. Il existe aussi des antiquarks, de même masse que les quarks, mais de charges opposées. Les mésons, très instables, sont ainsi composés d'un quark et d'un antiquark.

Des liens forts

Les expériences sur ces 'tétraquarks tout charme' ont montré que ces particules exotiques avaient une structure interne solide, semblable aux liens qui rattachent les quarks entre eux dans les protons et les neutrons et non pas une structure plus lâche, comme celle qui relie protons et neutrons au sein du noyau atomique.

L'étude de ces particules exotiques doit permettre de mieux comprendre la structure de la matière qui nous entoure, peut-on lire dans l'article de Nature.

Les recherches au CERN sur ces particules exotiques composées de quarks et d'antiquarks 'charme' ont eu lieu dans le cadre de l'expérience CMS conduite au coeur du LHC. Elles ont impliqué la participation de quelque 200 institutions scientifiques du monde entier.