Des physiciens de l’expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty) du CERN ont découvert deux particules jamais vues auparavant, ainsi que des indices d’une autre nouvelle particule, lors de collisions de protons à haute énergie.
L’aimant du LHCb. Crédit photo : CERN.
Les particules nouvellement découvertes, nommées Σb(6097)+ et Σb(6097)–sont prédites par le modèle des quarks et appartiennent à la même famille de particules que les protons que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) accélère et fait entrer en collision : les baryons, qui sont constitués de trois quarks.
Mais le type de quarks qu’ils contiennent est différent : alors que les protons contiennent deux quarks up et un quark down, les nouvelles particules sont des baryons inférieurs composés respectivement d’un quark bottom et de deux quarks up ou d’un quark bottom et de deux quarks down.
Les chercheurs du LHCb ont découvert ces particules en utilisant la technique classique de chasse aux particules, qui consiste à rechercher un excès d’événements, ou bosse, par rapport à un fond lisse d’événements dans les données provenant de collisions de particules.
Dans ce cas, ils ont cherché de telles bosses dans la distribution de masse d’un système à deux particules constitué d’un baryon neutre appelé Λ.b0 et une particule quark-antiquark chargée appelée le méson π.
“Nous avons trouvé deux bosses correspondant au Σ.b(6097)+ et Σb(6097)– avec des significativités énormes de 12,7 et 12,6 écarts-types respectivement ; cinq écarts-types est le seuil habituel pour prétendre à la découverte d’une nouvelle particule”, ont-ils déclaré.
“Le 6097 dans les noms fait référence aux masses approximatives des nouvelles particules en MeV, environ six fois plus massives que le proton.”
Nommé Zc–(4100), la troisième particule est un candidat possible pour un type différent de bête à quark, composé non pas des deux ou trois quarks habituels mais de quatre quarks (à proprement parler, deux quarks et deux antiquarks), dont deux sont des quarks de charme lourds.
L’existence de tels mésons exotiques, parfois décrits comme des tétraquarks, ainsi que de particules à cinq quarks appelées pentaquarks, est prévue depuis longtemps.
“En cherchant des structures dans les désintégrations des mésons B plus lourds, nous avons détecté des preuves de l’existence de Zc–(4100) avec une signification de plus de trois écarts-types, ce qui est loin du seuil de découverte”, ont déclaré les scientifiques de LHCb.
“De futures études avec plus de données pourraient être en mesure de renforcer ou de réfuter cette preuve”.
Les nouveaux résultats sont décrits dans deux articles postés en ligne sur arXiv.org et soumis pour publication à l’ . European Physical Journal C et lePhysical Review Letters.
