L'un des détecteurs du Grand collisionneur de hadrons a découvert une nouvelle particule, composée de quatre quarks charmés. Les physiciens pensent qu'il s'agit du premier représentant d'une classe de particules non décrite.
La distribution bidimensionnelle (en bas à droite) des candidats di-J / ψ et ses projections sur le (en bas à gauche) M (1) μμ et (en haut) M (2) μμ. Quatre composantes sont présentes car chaque projection est constituée du signal et du fond J / ψJ / ψ candidats. Les étiquettes J / ψ1, 2 et bkg1,2 représentent, respectivement, les contributions du signal et du fond à la distribution M (1), (2) μμ.
La collaboration LHCb (Large Hadron Collider Beauty Experiment) a découvert un nouveau type de particule à quatre quarks qui n'a jamais été vu auparavant. La découverte a été présentée lors d'un récent séminaire au CERN, et est également décrite dans un article sur le site de pré-impression arXiv. Cette découverte aidera les scientifiques à comprendre les quarks - les particules fondamentales du modèle standard de l'univers.
Ils se réunissent généralement par groupes de deux (quark - antiquark) ou trois pour former des protons et des neutrons. Les particules plus grosses sont considérées comme exotiques, mais les scientifiques ont longtemps supposé qu'elles pouvaient être composées de quatre ou cinq quarks (les soi-disant tétraquarks et pentaquarks). Ces dernières années, des expériences au Grand collisionneur de hadrons (LHC) ont confirmé l'existence de tels hadrons. Ils sont idéaux pour étudier la force nucléaire forte, l'une des quatre forces fondamentales de l'univers qui lie les protons, les neutrons et les noyaux atomiques entre eux.
«La particule que nous venons de découvrir est la première à être composée de quarks lourds du même type: deux quarks charmés et des antiquarks», déclare le porte-parole du LHCb, Giovanni Passaleva. "Jusqu'à présent, LHCb et d'autres expériences n'ont enregistré que des tétraquarks avec un maximum de deux quarks lourds, et aucun d'entre eux n'avait plus de deux quarks du même type."
Pour rechercher de nouveaux tétraquarks T cccc, l'équipe du LHCb a calculé leur masse possible et étudié les données obtenues au niveau du détecteur lors des premier et deuxième lancements du LHC en 2009-2013 et 2015-2018. Elle a trouvé deux surtensions d'énergie dans la gamme 6900 et 6400-6600 mégaélectronvolts. Pour tenter de décrire les résultats obtenus, les scientifiques ont trouvé plus de cinq écarts types dans la plage de 6200 à 7400 mégaélectronvolts. Cela suffit pour annoncer la découverte d'une nouvelle particule. De plus, de tels sauts correspondent à la masse T cccc. "Cette particule est unique - un hadron exotique contenant quatre quarks au lieu de deux ou trois dans des particules ordinaires de matière, et le premier contenant des quarks lourds", disent les scientifiques.
Il n'est pas encore clair si la nouvelle particule est un "vrai tétraquark", c'est-à-dire un système de quatre quarks étroitement liés, ou si elle consiste en deux paires ordinaires. Dans tous les cas, la nouvelle particule aidera les théoriciens à tester des modèles de chromodynamique quantique, qui décrit la forte interaction des particules. Les auteurs ont l'intention de poursuivre les recherches lors du troisième lancement du LHCb, en mars 2021.