La collaboration LHCb (Large Hadron Collider beauty) au Grand collisionneur de hadrons du CERN en Suisse a rapporté l’observation d’une particule doublement charmée. La particule, appelée le Ξcc++est un baryon contenant deux quarks charmants et un quark up.
Le baryon doublement charmé Ξcc++ contient deux quarks charmants et un quark up. Crédit image : Daniel Dominguez, CERN.
La quasi-totalité de la matière que nous voyons autour de nous est constituée de baryons, qui sont des particules communes composées de trois quarks, les plus connues étant les protons et les neutrons.
Mais il existe six types de quarks, connus sous le nom de saveurs (haut, bas, étrange, charme, haut et bas), et théoriquement, de nombreuses combinaisons potentielles différentes pourraient former d’autres types de baryons.
L’existence de baryons doublement charmés était déjà considérée comme une possibilité dans les années 1970, après la découverte du quark charmant.
Au début des années 2000, l’observation d’une particule similaire, Ξcc+ (3520), a été signalé par la collaboration SELEX du Fermilab.
Cependant, la découverte n’a pas été confirmée par des expériences ultérieures et les propriétés mesurées de la particule ne sont pas compatibles avec celles de la particule Ξ nouvellement découverte.cc++ baryon.
Ξcc++ a été identifié par sa désintégration en un Λc+ baryon et trois mésons plus légers K–, π+ et π+.
Sa masse est d’environ 3621 MeV, ce qui est presque quatre fois plus lourd que le baryon le plus connu, le proton, une propriété qui découle de son contenu en quark doublement charmé.
“La découverte d’un baryon à double quark lourd est très intéressante car elle fournira un outil unique pour approfondir la chromodynamique quantique, la théorie qui décrit l’interaction forte, l’une des quatre forces fondamentales”, a déclaré le Dr Giovanni Passaleva, nouveau porte-parole de la collaboration LHCb.
“De telles particules nous aideront donc à améliorer le pouvoir prédictif de nos théories”.
“Contrairement aux autres baryons, dans lesquels les trois quarks exécutent une danse élaborée les uns autour des autres, un baryon doublement lourd devrait se comporter comme un système planétaire, où les deux quarks lourds jouent le rôle d’étoiles lourdes orbitant l’une autour de l’autre, avec le quark plus léger orbitant autour de ce système binaire”, a ajouté le Dr Guy Wilkinson, ancien porte-parole de la collaboration.
Mesurer les propriétés de Ξcc++ permettra d’établir le comportement d’un système composé de deux quarks lourds et d’un quark léger.
Des informations importantes peuvent être obtenues en mesurant précisément les mécanismes de production et de désintégration, ainsi que la durée de vie de cette nouvelle particule.
L’observation de la Ξcc++ Les résultats de l’expérience LHCb permettent d’espérer la détection d’autres représentants de la famille des baryons doublement lourds.
“Cette découverte ouvre un nouveau champ de recherche en physique des particules”, ont déclaré les physiciens de LHCb.
“Une famille entière de baryons doublement charmés liés au Ξ.cc++ est prévue, et sera recherchée avec un enthousiasme accru.”
“En outre, d’autres hadrons contenant différentes configurations de deux quarks lourds, par exemple deux quarks de beauté ou un quark de beauté et de charme, attendent d’être découverts.”
“Les mesures des propriétés de toutes ces particules permettront de tester précisément la QCD, la théorie des interactions fortes, dans un environnement unique.”
La collaboration LHCb a soumis un article rapportant ces résultats à la revue. Physical Review Letters.
