J’ai quelquefois
été sévère avec le CERN et l’article
dont je vous propose la traduction aujourd’hui st une sorte d’auyo-
célébration de leur œuvre
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‘’
The Large Hadron Collider's official tally: 59 new
hadrons and counting’’
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Comptage
officiel du grand collisionneur de hadrons: 59 nouveaux hadrons et comptage
par Piotr
Traczyk, CERN
PHOTO/Le professeur Murray Gell-Mann dans la
caverne ATLAS en 2012. Gell-Mann a proposé le modèle du quark et le nom «quark»
en 1964 et a reçu le prix Nobel de physique en 1969. Crédit: CERN
Combien de
nouvelles particules le LHC a-t-il découvertes? La découverte la plus connue
est bien entendu celle du boson de Higgs. Moins connu est le fait qu'au cours
des 10 dernières années, les expériences du LHC ont également découvert plus de
50 nouvelles particules appelées hadrons. Par coïncidence, le nombre 50
apparaît deux fois dans le contexte des hadrons, alors que 2021 marque le 50e
anniversaire des collisionneurs de hadrons: le 27 janvier 1971, deux faisceaux
de protons sont entrés en collision pour la première fois dans l'accélérateur à
anneaux de stockage à intersections du CERN, ce qui en en fait le premier accélérateur dans l’Histoire à produire des collisions entre deux
faisceaux de hadrons contrarotatifs.
Alors, quels
sont ces nouveaux hadrons, qui sont au nombre de 59 au total? Commençons par le
début: les hadrons ne sont pas des particules élémentaires - les physiciens le
savent depuis 1964, lorsque Murray Gell-Mann et George Zweig ont proposé
indépendamment ce que l'on appelle aujourd'hui le modèle des quarks. Ce modèle
a établi les hadrons comme des particules composites constituées de nouveaux
types de particules élémentaires appelées quarks. Mais, de la même manière que
les chercheurs découvrent encore de nouveaux isotopes plus de 150 ans après que
Dmitri Mendeleev ait établi le tableau
périodique, les études des états composites possibles formés par les quarks
sont toujours un domaine actif en physique des particules.
La raison en
est la chromodynamique quantique, ou QCD, la théorie décrivant l'interaction
forte qui maintient les quarks ensemble à l'intérieur des hadrons. Cette
interaction présente plusieurs caractéristiques curieuses, dont le fait que la
force de l'interaction ne diminue pas avec la distance, conduisant à une
propriété appelée confinement de couleur, qui interdit l'existence de quarks
libres en dehors des hadrons. Ces caractéristiques rendent cette théorie
mathématiquement très difficile; en fait, le confinement des couleurs lui-même
n'a pas été prouvé analytiquement à ce jour. Et nous n'avons toujours aucun
moyen de prédire exactement quelles combinaisons de quarks peuvent former des
hadrons.
Que savons-nous des hadrons alors? Dans les
années 1960, il existait déjà plus de 100 variétés connues de hadrons,
découvertes lors d'expériences sur des accélérateurs et des rayons cosmiques.
Le modèle des quarks a permis aux physiciens de décrire l'ensemble du «zoo»
comme des états composites différents de seulement trois quarks différents:
haut, bas et étrange. Tous les hadrons connus peuvent être décrits soit comme
étant constitués de trois quarks (formant des baryons), soit comme des paires
quark-antiquark (formant des mésons). Mais la théorie a également prédit
d'autres arrangements possibles de quarks. Déjà dans l'article original de
Gell-Mann de 1964 sur les quarks, la notion de particules contenant plus de
trois quarks apparaissait comme une possibilité. Aujourd'hui, nous savons que
de telles particules existent, mais il a fallu plusieurs décennies pour
confirmer dans des expériences les premiers hadrons à quatre quarks et cinq
quarks, ou tétraquarks et pentaquarks.
Une liste
complète des 59 nouveaux hadrons trouvés au LHC est présentée dans l'image
ci-dessous. Parmi ces particules, certaines sont des pentaquarks, d'autres des
tétraquarks et d'autres sont de nouveaux états (excités) d'énergie plus élevée
de baryons et de mésons. La découverte de ces nouvelles particules, ainsi que
les mesures de leurs propriétés, continuent de fournir des informations
importantes pour tester les limites du modèle de quark. Cela permet à son tour
aux chercheurs d'approfondir leur compréhension de l'interaction forte, de
vérifier les prédictions théoriques et d'ajuster les modèles. Ceci est
particulièrement important pour les recherches effectuées sur le grand
collisionneur d’hadrons, car la forte interaction est responsable de la grande
majorité de ce qui se passe lorsque les hadrons entrent en collision. Mieux
nous pouvons comprendre l'interaction forte, plus précisément nous pouvons
modéliser ces collisions et meilleures sont nos chances de voir de petits
écarts par rapport aux attentes qui pourraient faire allusion à d'éventuels
nouveaux phénomènes physiques.
Les
découvertes de hadrons issues des expériences du LHC continuent à venir,
principalement du LHCb, qui est particulièrement adapté à l'étude des
particules contenant des quarks lourds. Le premier hadron découvert au LHC, χb
(3P), a été découvert par ATLAS, et les plus récents incluent un nouveau baryon
étrange de beauté excité observé par CMS et quatre tétraquarks détectés par
LHCb.
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Explore further
Observation of four-charm-quark structure
Provided by
CERN
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MES
COMMENTAIRES
L’auteur de l’article essaie
de tracer un parallèle entre la classification des éléments de Mendeleïev
et son tableau d’hadrons A-t-il
raison ?? Peut- on tracer une frontière précise entre
la ‘’ communauté ‘’ des
baryons et la ‘’ communauté des hadrons ‘’ ??
J’en doute quelque peu ! Et je vais
expliquer mes raisons en faisant
allusion au célèbre jeu de LEGO !
Le
tableau de Mendeleïev permet d’ « empiler »
comme des LEGO des neutrons ou des protons,
et peu importe si le résultat possède
une durée de vie brève …… Quand on sort
de la vallée des éléments
permanents et des possibles, le protèle LEGO s’arrête !,ça
devient trop lourd ou trop léger ou trop instable et ça ne marche plus !
Tou autre
est la
QCD ! Elle décrit un mécanisme
de confinement qui partant d’un haut niveau d’ énergie dé finit les propriétés
des marches descendantes d’ un escalier (durée
de vie , composition etc )dont on ignore
au fond les règles de fabrication et fonctionnement
….et tout cela pour trouver à
températures et pression standard
seulement les deux sels quarks d et u !!!!!
Je ne suis pas
homme à m’ extasier devant ces quarks et ces couleurs et si un jour les théories des cordes ou des boucles progressent ,il ne
m’étonnerait pas qu’ on s’apercoive qu’ il s’agit de résonances et qu’
on peut descendre les marches d' un
escalier 5 par 5 , 4 à4 ;3 par
3 ou 2à la fois !!! mais pleutre
pas une par une si on veut aller
vite !!!!!!
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