Des physiciens de l’expérience TOTEM au Grand collisionneur de hadrons du CERN ont découvert la preuve de l’existence d’une quasi-particule subatomique appelée “odderon”, dont l’existence n’avait été jusqu’à présent que théorisée. Les résultats seront publiés dans deux articles de la revue Physical Review D.
Vue du tunnel où se trouvent les détecteurs de protons de l’expérience TOTEM. Crédit image : Collaboration TOTEM.
“Nous cherchons cela depuis les années 1970”, a déclaré le professeur Christophe Royon de l’Université du Kansas, membre de la collaboration TOTEM (TOTal cross section, Elastic scattering and diffraction dissociation Measurement).
Les résultats concernent les hadrons, la famille de particules qui comprend les protons et les neutrons, qui sont composés de quarks “collés” ensemble par des gluons.
Cette expérience particulière implique des “collisions” où les protons restent intacts après l’interaction. Dans toutes les expériences précédentes, les physiciens ont détecté des collisions impliquant uniquement des nombres pairs de gluons échangés entre différents protons.
Le professeur Royon et ses collègues rapportent maintenant la preuve d’un nombre impair de gluons, sans aucun quarks, échangés lors des collisions.
“Jusqu’à présent, la plupart des modèles pensaient qu’il y avait une paire de gluons – toujours un nombre pair”, a déclaré le professeur Royon.
“Maintenant, nous mesurons pour la première fois le plus grand nombre d’événements et de propriétés et à une nouvelle énergie. Nous avons trouvé des mesures qui sont incompatibles avec ce modèle traditionnel qui suppose un nombre pair de gluons.”
“C’est une sorte de découverte que nous avons peut-être vue pour la première fois, cet échange impair du nombre de gluons. Il peut y avoir trois, cinq, sept gluons ou plus.”
L’oddéron peut être considéré comme la contribution totale provenant de tous les types d’échanges impairs de gluons. Il représente l’implication de la totalité des trois, cinq, sept ou autres nombres impairs de gluons.
En revanche, le modèle plus ancien suppose une contribution de tous les nombres pairs de gluons, il inclut donc les contributions de deux, quatre, six ou plusieurs nombres pairs de gluons ensemble.
“Nos résultats apportent de nouveaux détails au modèle standard de la physique des particules, une théorie physique largement acceptée qui explique comment les éléments de base de la matière interagissent”, ont déclaré les chercheurs.
“Cela ne brise pas le modèle standard, mais il y a des régions très opaques du modèle standard, et ce travail éclaire l’une de ces régions opaques”, a déclaré le Dr Timothy Raben, un théoricien des particules à l’Université du Kansas.
Les physiciens imaginent l’existence de l’oddéron depuis plusieurs décennies, mais jusqu’à ce que le Grand collisionneur de hadrons commence à fonctionner à ses plus hautes énergies en 2015, l’oddéron restait une simple conjecture.
Les données présentées dans les nouveaux articles ont été recueillies à 13 téraélectronvolts (TeV), la plus grande vitesse à laquelle les scientifiques ont pu faire entrer en collision des protons.
“Ces idées remontent aux années 70, mais même à cette époque, il est rapidement devenu évident que nous n’étions pas près, technologiquement, de pouvoir voir l’oddéron, donc, bien qu’il y ait plusieurs décennies de prédictions, l’oddéron n’a pas été vu”, a déclaré le Dr Raben.
