Les physiciens prédisent l’existence de la plus étrange des particules dibaryoniques.

Les physiciens de la collaboration HAL QCD prédisent l’existence d’un nouveau type de dibaryon, une particule qui contient six quarks au lieu des trois habituels. Leurs travaux sont publiés dans le journal Physical Review Letters.

Dibaryon di-Omega. Crédit image : Keiko Murano.

di-Omega dibaryon. Crédit photo : Keiko Murano.

Les particules appelées baryons (protons et neutrons) sont composées de trois quarks étroitement liés entre eux, leur charge dépendant de la ” couleur ” des quarks qui les composent.

Un dibaryon est essentiellement un système composé de deux baryons. Il n’existe qu’un seul dibaryon connu dans la nature : le deutéron, un noyau de deutérium qui contient un proton et un neutron très légèrement liés.

Les physiciens se sont longtemps demandé s’il pouvait exister d’autres types de dibaryons. Malgré les recherches, aucun autre dibaryon n’a été trouvé.

La collaboration HAL QCD a maintenant utilisé de puissants outils théoriques et informatiques pour prédire l’existence d’un dibaryon “très étrange”, composé de deux “baryons Oméga” contenant chacun trois quarks étranges.

Les chercheurs ont nommé cette nouvelle particule “di-Omega”. Ils ont également suggéré un moyen de rechercher ces particules étranges par le biais d’expériences de collisions d’ions lourds.

Cette découverte a été rendue possible par la combinaison fortuite de trois éléments : de meilleures méthodes de calcul de la CDQ, de meilleurs algorithmes de simulation et un puissant superordinateur.

” Le premier élément essentiel était un nouveau cadre théorique appelé ” méthode HAL QCD dépendant du temps “. Il nous permet d’extraire la force agissant entre les baryons à partir du grand volume de données numériques obtenues à l’aide d’un superordinateur”, ont déclaré les scientifiques.

“Le deuxième élément était une nouvelle méthode de calcul, l’algorithme de contraction unifié, qui permet de calculer beaucoup plus efficacement un système comportant un grand nombre de quarks.”

“Le troisième élément était l’un des ordinateurs les plus puissants du monde – l’ordinateur K de RIKEN, au Japon.”

“Nous avons eu beaucoup de chance d’avoir pu utiliser l’ordinateur K pour effectuer les calculs. Il a permis des calculs rapides avec un nombre énorme de variables”, a déclaré le Dr Shinya Gongyo, du centre RIKEN Nishina.

“Malgré tout, il nous a fallu près de trois ans pour parvenir à notre conclusion sur la particule di-Omega”.

“Nous pensons que ces particules spéciales pourraient être générées par les expériences utilisant les collisions d’ions lourds qui sont prévues en Europe et au Japon, et nous sommes impatients de travailler avec nos collègues là-bas pour découvrir expérimentalement le premier système de dibaryons en dehors du deutéron”, a ajouté le Dr Tetsuo Hatsuda, du programme RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS).

“Ces travaux pourraient nous donner des pistes pour comprendre l’interaction entre les baryons étranges (appelés hyperons) et pour comprendre comment, dans des conditions extrêmes comme celles que l’on trouve dans les étoiles à neutrons, la matière normale peut passer à ce que l’on appelle la matière hyperonique (composée de protons, de neutrons et d’hyperons), et finalement à la matière quark (composée de quarks up, down et étranges).”

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