Les physiciens mesurent avec précision la durée de vie du pion neutre Physique

Avatar photo

Les pions neutres (π0) ont une durée de vie d’environ 80 attosecondes, se désintégrant en deux photons. Dans une nouvelle recherche, une équipe internationale de physiciens a mesuré cette durée de vie avec une incertitude deux fois moindre que le précédent résultat le plus précis.

Deux photons entrent en collision dans cette image d'artiste de l'expérience sur les pions ; le résultat est un pion de charge neutre représenté par une sphère verte ; 83 attosecondes plus tard, le pion se désintègre et émet deux photons, représentés par des sphères violettes. Crédit image : Jefferson Lab.

Deux photons entrent en collision dans cette représentation artistique de l’expérience du pion ; le résultat est un pion de charge neutre représenté par une sphère verte ; 83 attosecondes plus tard, le pion se désintègre et émet deux photons, représentés par des sphères violettes. Crédit image : Jefferson Lab.

Les pions, également appelés mésons pi, sont les mésons les plus légers et, plus généralement, les hadrons les plus légers.

Ces particules subatomiques sont constituées d’un quark et d’un antiquark et sont extrêmement instables.

Elles sont porteuses de la force forte qui lie les protons et les neutrons dans les noyaux. Cette force représente 98% de la masse de notre Univers visible.

En tant que particules simples, les pions sont bien décrits par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). Cette théorie décrit comment l’Univers visible est construit à partir des interactions des particules subatomiques.

Mesurer la durée de vie du pion de charge neutre et la comparer à la QCD permet donc de mieux comprendre les particules et les forces qui façonnent l’Univers.

“Les physiciens ont prédit l’existence du boson de Higgs des décennies avant sa découverte en 2012 en raison des symétries des blocs de construction de l’Univers”, ont déclaré Ashot Gasparian, physicien du laboratoire Jefferson, et ses collègues.

“De même, les règles concernant un type spécial de symétrie appelé symétrie chirale prédisent l’existence des pions.”

“La durée de vie d’un pion chargé de façon neutre est liée à la rupture de la symétrie chirale. Cela signifie que nous pouvons utiliser la théorie pour calculer précisément cette durée de vie. “

“Les mesures de cette durée de vie ont été beaucoup moins précises que les calculs issus de la théorie.”

Le Dr Gasparian et ses collègues de la collaboration PrimEx ont mesuré avec précision la durée de vie du pion de charge neutre en utilisant l’installation d’accélérateur à faisceau d’électrons continu (CEBAF).

Leur résultat final de 83,37 attosecondes a une incertitude totale de 1,50% et confirme la prédiction basée sur l’anomalie chirale en CDQ.

“Ce résultat permet de tester d’autres aspects de la théorie de la QCD”, ont déclaré les physiciens.

“Il fournit également des informations essentielles pour effectuer un test de précision du modèle standard de la physique des particules, la théorie qui décrit comment trois des forces de la nature gouvernent les particules qui composent la matière.”

L’article de l’équipe a été publié dans le journal Science.

Related Posts