Le CERN découvre une nouvelle physique de la particule tétraquark

Avatar photo

La nouvelle particule exotique découverte par les physiciens de la collaboration LHCb au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN contient deux quarks et deux antiquarks. Étiqueté Tcc+c’est la particule exotique à la durée de vie la plus longue jamais découverte et la première à contenir deux quarks lourds et deux antiquarks légers.

Impression d'artiste de Tcc+, un tétraquark composé de deux quarks charmants et d'un antiquark haut et bas. Crédit image : CERN.

Une impression d’artiste de Tcc+, un tétraquark composé de deux quarks charmants et d’un antiquark up et down. Crédit image : CERN.

Les quarks sont les blocs de construction fondamentaux à partir desquels la matière est construite.

Ils se combinent pour former des hadrons, à savoir des baryons, tels que le proton et le neutron, qui sont constitués de trois quarks, et des mésons, qui sont formés de paires quark-antiquark.

Plusieurs particules tétraquarks ont été découvertes ces dernières années, mais les Tcc+ est le premier qui contient deux quarks de charme, sans antiquarks de charme pour les équilibrer. Les physiciens appellent cela “charme ouvert” (dans ce cas, “charme ouvert double”).

Les particules contenant un quark de charme et un antiquark de charme ont un “charme caché” – le nombre quantique de charme pour la particule entière est égal à zéro, tout comme une charge électrique positive et négative. Ici, le nombre quantique de charme s’élève à deux, ce qui signifie que le charme est double.

Tcc+ est également la première particule trouvée qui appartient à une classe de tétraquarks avec deux quarks lourds et deux antiquarks légers.

De telles particules se désintègrent en se transformant en une paire de mésons, chacun formé par l’un des quarks lourds et l’un des antiquarks légers.

Selon certaines prédictions théoriques, la masse des tétraquarks de ce type devrait être très proche de la somme des masses des deux mésons.

Une telle proximité de masse rend la désintégration ” difficile “, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue de la particule, et en effet Tcc+ est le hadron exotique à la durée de vie la plus longue découvert à ce jour.

” Nous avons découvert un tétraquark ccūd avec une masse juste en dessous du seuil D*+D0, ce qui, selon la plupart des modèles, indique qu’il s’agit d’un état lié “, a déclaré le Dr Ivan Polyakov, physicien à l’Université de Syracuse et membre de la collaboration LHCb.

“Il se désintègre toujours en mésons D via l’interaction forte, mais de manière beaucoup moins intensive que d’autres hadrons exotiques.”

Le nouveau Tcc+ Le tétraquark est une cible attrayante pour une étude plus approfondie. Les particules en lesquelles il se désintègre sont toutes relativement faciles à détecter et, en combinaison avec la faible quantité d’énergie disponible dans la désintégration, cela conduit à une excellente précision sur sa masse et permet l’étude des nombres quantiques de cette particule fascinante.

“Sa désintégration étroite en un D0D0π+ état final – le D virtuel*+ se désintègre rapidement en D0π+ – ne comprend aucune particule difficile à détecter, ce qui permet d’obtenir une meilleure précision sur sa masse que les mesures existantes des baryons charmés”, ont déclaré les physiciens de LHCb.

“Ceci, à son tour, peut fournir un test rigoureux pour les modèles théoriques existants et pourrait potentiellement sonder des effets QCD jusqu’alors inatteignables.”

“Et, s’il est détecté, son beau cousin serait une aubaine encore plus grande.”

“L’observation d’un hadron exotique étroitement lié qui serait stable par rapport à l’interaction forte serait une pierre angulaire dans la compréhension de la QCD à l’échelle des hadrons”, a déclaré le Dr Polyakov.

“Le bbūd , qui est censé satisfaire cette exigence, est produit rarement et est hors de portée de la luminosité actuelle du LHC.”

“Cependant, il pourrait devenir accessible au cours du Run 3 du LHC ou au LHC à haute luminosité.”

“En attendant, les travaux en spectroscopie hadronique ne manquent pas”, ajoute Vanya Belyaev, physicien à l’Institut Kurchatov/ITEP et membre de la collaboration LHCb.

“Nous avons définitivement plus de pics que de chercheurs !”.

L’équipe LHCb a présenté les résultats cette semaine à l’occasion de la conférence de l’Union européenne. Conférence EPS-HEP 2021.

Related Posts