Selon des scientifiques de l’expérience LHCb du CERN, la découverte d’un nouveau type de méson, nommé Ds3*(2860)ˉ, transformera notre compréhension de l’interaction forte, la force fondamentale de la nature qui se trouve à l’intérieur des protons du noyau d’un atome.
Ds3*(2860)ˉ a été découvert dans la chaîne de désintégration Bs0D0K–π+ où le Bs0, D0, K– et π+ contiennent respectivement un anti-quark inférieur et un quark étrange, un anti-quark de charme et un quark supérieur, un anti-quark supérieur et un quark étrange, et un anti-quark inférieur et un quark supérieur. La particule est observée sous la forme d’un pic dans la masse des combinaisons de D0 et K– mésons. Les distributions des angles entre les mésons D0, K– et π+ permettent au spin de Ds3*(2860)ˉ à déterminer sans ambiguïté. Crédit image : LHCb.
Ds3*(2860)ˉ est un méson qui contient un anti-quark charmant et un quark étrange.
L’indice 3 indique que la particule a un spin 3, tandis que le nombre 2860 entre parenthèses est la masse de la particule en MeV/c.2. La valeur de 2,860 MeV/c2 correspond à environ 3 fois la masse du proton.
Ds3*(2860)ˉ est lié aux protons d’une manière similaire. En raison de cette similitude, l’équipe de LHCb affirme que les physiciens pourront désormais étudier cette particule pour mieux comprendre les interactions fortes.
Avec la gravité, l’interaction électromagnétique et la force nucléaire faible, les interactions fortes sont l’une des quatre forces fondamentales.
“La gravité décrit l’Univers à grande échelle, des galaxies à la pomme tombante de Newton, tandis que l’interaction électromagnétique est responsable de la liaison des molécules entre elles et du maintien des électrons en orbite autour du noyau d’un atome”, explique le professeur Tim Gershon, membre de l’équipe de l’université de Warwick, au Royaume-Uni.
“L’interaction forte est la force qui lie les quarks, les particules subatomiques qui forment les protons à l’intérieur des atomes, entre eux”.
“Elle est si forte que l’énergie de liaison du proton apporte une contribution beaucoup plus importante à la masse, par le biais de l’équation d’Einstein E = mc”.2que les quarks eux-mêmes.”
En partie en raison de la simplicité relative des forces, les scientifiques ont précédemment été en mesure de résoudre les équations derrière la gravité et les interactions électromagnétiques, mais la force de l’interaction forte rend impossible de résoudre les équations de la même manière.
“Les calculs des interactions fortes sont effectués à l’aide d’une technique de calcul intensif appelée Lattice QCD. Afin de valider ces calculs, il est essentiel de pouvoir comparer les prédictions aux expériences”, a déclaré le professeur Gershon.
“Ds3*(2860)ˉ est idéal dans ce but car c’est le premier connu qui à la fois contient un quark charme et a un spin 3. “
Il y a six quarks connus des physiciens : Up, Down, Strange, Charm, Beauty et Top. Les protons et les neutrons sont composés de quarks up et down, mais les particules produites dans des accélérateurs tels que le Grand collisionneur de hadrons du CERN peuvent contenir les quarks instables plus lourds.
En outre, certaines de ces particules ont des valeurs de spin plus élevées que les particules stables présentes dans la nature.
“Parce que Ds3*(2860)ˉ contient un quark charme lourd, il est plus facile pour les théoriciens de calculer sonpropriétés. Et comme elle a un spin 3, il ne peut y avoir aucune ambiguïté sur la nature de cette particule”, a déclaré le professeur Gershon.
“Elle constitue donc une référence pour les futurs calculs théoriques. Les améliorations apportées à ces calculs transformeront notre compréhension de la façon dont les noyaux sont liés entre eux.”
La découverte est détaillée dans deux articles qui seront publiés dans les revues suivantes Physical Review Letters (préimpression arXiv.org) et Physical Review D (préimpression arXiv.org).
