Les scientifiques ont découvert les premiers indices selon lesquels les quarks, particules subatomiques, peuvent fusionner les uns avec les autres et libérer des dizaines de fois plus d'énergie que les réactions à l'intérieur des étoiles, selon un article publié dans la revue Nature.
«Les collisions de tétraquarks devraient conduire à la libération d'environ 200 MeV d'énergie, soit environ 10 fois plus que ne donner lieu à des réactions thermonucléaires. A ce jour, de telles réactions n'ont pas d'application pratique, car les particules dans lesquelles elles peuvent se produire ont une durée de vie extrêmement courte. D'autre part, tout cela indique la possibilité de l'existence d'une matière exotique stable, composée de «jolis» quarks », a déclaré Gerald Miller, physicien à l'Université de Washington à Seattle, commentant la découverte.
Selon les concepts modernes, toutes les particules élémentaires sont composées de petits objets que les physiciens appellent quarks. Les protons, neutrons et autres particules «lourdes» appelées baryons contiennent trois quarks. Leurs homologues plus petits, les soi-disant mésons, contiennent deux éléments - le quark «ordinaire» et l'antiquark, le constituant de base de l'antimatière.
En principe, les théories physiques existantes aujourd'hui n'excluent pas la possibilité que des particules élémentaires constituées de quatre voire cinq quarks de «couleurs» différentes puissent exister. Récemment, les scientifiques ont commencé à trouver des signes de l'existence de telles particules, tétraquarks et pentaquarks, dont des traces de l'existence ont été trouvées au LHC et au collisionneur Tevatron.
Leur découverte, ainsi que la découverte du xi-baryon exotique, une particule super-lourde à double charge positive, ont conduit Marek Karliner et Jonathan Rosner, physiciens théoriciens à l'Université de Tel Aviv et Chicago, à se demander comment ils pourraient particules comme celle-ci, et pourquoi elles restent stables pendant une période inhabituellement longue
En analysant leurs propriétés, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que les tétraquarks et les xy-baryons devraient se former lors des collisions d'autres particules élémentaires instables relativement légères, au cours desquelles les quarks à l'intérieur d'eux interagiront, «changeront de place», perdront de l'énergie et se formeront davantage particules lourdes.
Par exemple, la fusion de deux baryons lambda contenant un quarks lourd et deux légers conduira à la production de xy-baryons contenant deux quarks lourds et un quark léger et un neutron, composé de trois quarks légers, ainsi que le beaucoup d'énergie.
De même, les physiciens notent que la collision de deux mésons B, particules qui sont aujourd'hui considérées comme une «fenêtre» sur le monde de la «nouvelle physique», conduira à la naissance de tétraquarks lourds et à la libération d'une quantité d'énergie similaire, ainsi que d'un rayonnement gamma.
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Ce processus, comme le notent les scientifiques, est une sorte d'analogue des réactions thermonucléaires à l'intérieur du Soleil et d'autres étoiles - l'hydrogène, l'hélium et d'autres éléments légers en leur centre entrent constamment en collision et se combinent en éléments plus lourds tels que l'oxygène, le lithium, le carbone ou le fer, libérant simultanément d'énormes quantités d'énergie. En règle générale, plus les quarks sont lourds à l'intérieur des particules en collision, plus l'énergie sera libérée lors de la réaction "thermoquark".
Il n'y a pas encore d'applications pratiques, y compris militaires, pour ces découvertes, mais cela suggère que dans l'Univers, théoriquement, des grappes de matière ou de particules exotiques mais stables, presque entièrement constituées de quarks b ou d'autres particules subatomiques lourdes, peuvent exister. Leur découverte, concluent les scientifiques, pourrait complètement transformer les théories modernes sur la naissance et l'évolution de l'Univers.
