Les scientifiques de la collaboration de beauté du Grand collisionneur de hadrons du CERN ont confirmé l’observation sans ambiguïté de l’hadron exotique Z(4430), recherché depuis longtemps, une particule qui ne peut être classée dans le modèle traditionnel des quark.
Le Grand collisionneur de hadrons, l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant du monde. Crédit photo : CERN.
Les hadrons sont des particules subatomiques qui peuvent prendre part à l’interaction forte – la force qui lie les protons à l’intérieur des noyaux des atomes.
Dans le modèle traditionnel des quarks, les hadrons sont formés soit de paires quark-antiquark (mésons), soit de trois quarks (baryons).
Les physiciens des particules recherchent des hadrons exotiques depuis les années 1960. De nombreux candidats ont été proposés, mais jusqu’à présent, il n’y a pas eu de preuve univoque de leur existence.
Aujourd’hui, la collaboration Large Hadron Collider beauty (LHCb) a publié les résultats de mesures précises des propriétés du Z(4430), une particule qui semble être composée d’un charme, d’un anti-charme, d’un down et d’un anti up quarks.
Les physiciens de l’expérience BELLE ont rapporté les premières preuves de l’existence du Z(4430) en 2008. Ils ont trouvé un pic alléchant dans la distribution de masse des particules résultant de la désintégration des mésons B.
Ils ont ensuite confirmé l’existence du Z(4430) avec une signification de 5,2 sigma sur l’échelle que les physiciens des particules utilisent pour décrire la certitude d’un résultat.
Dans un article soumis à la revue Physical Review Letters (version arXiv.org), les scientifiques du LHCb rapportent une mesure plus détaillée du Z(4430) qui confirme qu’il s’agit sans ambiguïté d’une particule, et en particulier d’un hadron exotique recherché depuis longtemps.
La distribution de la masse au carré pour les 25 200 désintégrations du méson B en ψ’ π- trouvées par LHCb dans l’ensemble de leurs données. Les points noirs représentent les données, la courbe rouge le résultat de la simulation en incluant la présence de l’état Z(4430)-. La courbe marron clair en pointillés ci-dessous montre que la simulation ne parvient pas à reproduire les données si aucune contribution de Z(4430)- n’est incluse, établissant la présence claire de cette particule avec 13,9 sigma. Crédit image : collaboration Large Hadron Collider beauty.
Ils ont analysé plus de 25 000 désintégrations de mésons B sélectionnés à partir de données provenant de 180 billions de collisions proton-proton dans le Grand collisionneur de hadrons.
” La signification du signal Z (4430) est écrasante – au moins 13,9 sigma – confirmant l’existence de cet état “, a déclaré le Dr Pierluigi Campana, porte-parole de LHCb.
“L’analyse de LHCb établit la nature résonante de la structure observée, ce qui prouve qu’il s’agit réellement d’une particule, et non d’une caractéristique spéciale des données.”