Les physiciens de la collaboration Large Hadron Collider beauty (LHCb) au Large Hadron Collider (LHC) du CERN ont annoncé aujourd’hui l’observation d’un étrange pentaquark, d’un tétraquark doublement chargé et de son partenaire neutre.
Le pentaquark étrange PΛψs(4338)0illustré ici sous la forme d’une paire de hadrons standard vaguement liés dans une structure semblable à une molécule, est composé d’un quark de charme, d’un antiquark de charme et d’un quark up, down et étrange. Crédit image : CERN.
Les quarks sont des particules élémentaires et existent en six saveurs : quark supérieur, quark inférieur, quark de charme, quark étrange, quark supérieur et quark inférieur.
Ils se combinent généralement par groupes de deux ou trois pour former des hadrons tels que les protons et les neutrons qui composent les noyaux atomiques.
Plus rarement, cependant, ils peuvent aussi se combiner en particules à quatre et cinq quarks, ou en tétraquarks et pentaquarks.
Ces hadrons exotiques ont été prédits par les théoriciens en même temps que les hadrons conventionnels, il y a environ six décennies, mais ce n’est que relativement récemment, au cours des 20 dernières années, qu’ils ont été observés par LHCb et d’autres expériences.
La plupart des hadrons exotiques découverts au cours des deux dernières décennies sont des tétraquarks ou des pentaquarks contenant un quark de charme et un antiquark de charme, les deux ou trois quarks restants étant un quark up, down ou étrange ou leurs antiquarks.
En 2020, les physiciens du LHCb ont découvert un tétraquark composé de deux quarks de charme et de deux antiquarks de charme, ainsi que deux tétraquarks “à charme ouvert” composés d’un antiquark de charme, d’un quark up, d’un quark down et d’un antiquark étrange.
Et en 2021, ils ont trouvé le tout premier exemple d’un tétraquark à ‘double-charme ouvert’ avec deux quarks de charme et un antiquark up et down.
Gauche : le tétraquark doublement chargé Tacs0(2900)++. A droite : son partenaire neutre Tacs0(2900)0. Crédit image : CERN.
Les découvertes annoncées aujourd’hui par la collaboration LHCb comprennent de nouveaux hadrons exotiques : l’étrange pentaquark PΛψs(4338)0, le tétraquark doublement chargé Tacs0(2900)++ et son partenaire neutre Tacs0(2900)0.
Observé dans une analyse des désintégrations des mésons B chargés négativement, PΛψs(4338)0 est un pentaquark composé d’un quark de charme, d’un antiquark de charme et d’un quark up, down et étrange. C’est le premier pentaquark trouvé qui contient un quark étrange.
Tacs0(2900)++ est un tétraquark à charme ouvert composé d’un quark à charme, d’un antiquark étrange, d’un quark up et d’un antiquark down.
Il a été repéré en même temps que son homologue neutre, Tacs0(2900)0dans une analyse conjointe des désintégrations des mésons B neutres et chargés positivement.
” Plus nous effectuons d’analyses, plus nous trouvons de types d’hadrons exotiques “, a déclaré le Dr Niels Tuning, coordinateur de la physique du LHCb.
“Nous assistons à une période de découverte similaire à celle des années 1950, lorsque l’on a commencé à découvrir un “zoo de particules” d’hadrons, ce qui a finalement conduit au modèle du quark des hadrons conventionnels dans les années 1960.”
“Nous sommes en train de créer un ‘zoo de particules 2.0′”, a-t-il ajouté.
“Trouver de nouveaux types de tétraquarks et de pentaquarks et mesurer leurs propriétés aidera les théoriciens à développer un modèle unifié des hadrons exotiques, dont la nature exacte est largement inconnue”, a déclaré le Dr Chris Parkes, porte-parole de la collaboration LHCb.
“Il permettra également de mieux comprendre les hadrons conventionnels”.
