Des physiciens de la collaboration TOTEM (TOTal cross section, Elastic scattering and diffraction dissociation Measurement) au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN et de la collaboration DØ à Fermilab ont trouvé de nouvelles preuves solides de l’existence de l’oddéron, un état insaisissable à trois gluons prédit il y a près de cinq décennies.
Vue du tunnel où se trouvent les détecteurs de protons de l’expérience TOTEM. Crédit image : Collaboration TOTEM.
Les états comprenant deux, trois ou plus de gluons sont généralement appelés boules de glu, et sont des objets particuliers composés uniquement de porteurs de la force forte.
L’avènement de la chromodynamique quantique (QCD) a conduit les théoriciens à prédire l’existence de l’oddéron en 1973.
Prouver son existence a cependant été un défi expérimental majeur, nécessitant des mesures détaillées des protons lorsqu’ils se heurtent les uns aux autres dans des collisions à haute énergie.
Alors que la plupart des collisions à haute énergie provoquent la rupture des protons en leurs quarks et gluons constitutifs, environ 25% sont des collisions élastiques où les protons restent intacts mais sortent sur des trajectoires légèrement différentes.
Notre résultat sonde les caractéristiques les plus profondes de la chromodynamique quantique, notamment le fait que les gluons interagissent entre eux et qu’un nombre impair de gluons sont capables d’être “incolores”, faisant ainsi écran à l’interaction forte”, a déclaré le porte-parole de TOTEM, le Dr Simone Giani, physicien au CERN.
“Une caractéristique notable de ce travail est que les résultats sont produits en joignant les données du LHC et du Tevatron à différentes énergies.”
TOTEM mesure les petites déviations dans la diffusion proton-proton (pp) à l’aide de deux détecteurs situés à 220 m de part et d’autre de l’expérience CMS, tandis que DØ a employé une configuration similaire au collisionneur Tevatron proton-antiproton (pp̄).
Les physiciens ont comparé les données pp du LHC (enregistrées aux énergies de collision de 2,76, 7, 8 et 13 TeV et extrapolées à 1,96 TeV), avec les données pp̄ du Tevatron mesurées à 1,96 TeV.
L’oddéron devrait contribuer avec des signes différents à la diffusion pp et pp̄.
Soutenant cette image, les deux ensembles de données sont en désaccord au niveau 3,4σ, fournissant des preuves pour l’échange dans le canal t d’un composé gluonique incolore, C-odd.
“Combiné au résultat de la section transversale ρ et totale à 13 TeV, la signification se situe dans la fourchette 5,2-5,7σ et constitue ainsi la première observation expérimentale de l’oddéron, a déclaré Christophe Royon, physicien à l’Université du Kansas.”
“Il s’agit d’une découverte majeure du CERN/Fermilab.”
Les résultats sont publiés sur le serveur arXiv.org preprint.
