Le CERN a confirmé la découverte d'une nouvelle classe de particules - les pentaquarks

L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a annoncé la découverte d'une nouvelle classe exotique de particules - les pentaquarks . Ils ont été trouvés en utilisant le détecteur LHCb lors d'expériences au Large Hadron Collider.

«Un pentaquark n'est pas seulement une nouvelle particule», a déclaré le porte-parole du LHCb, Guy Wilkinson. «C'est un moyen de rassembler les quarks, c'est-à-dire les composants fondamentaux des protons et des neutrons ordinaires, en une structure ordonnée qui n'a jamais été observée auparavant dans plus d'un demi-siècle d'expériences.» L'étude de ses propriétés peut nous aider à mieux comprendre comment la matière ordinaire, les protons et les neutrons, dont nous sommes tous composés, sont organisés. »

Une étape importante vers la découverte des pentaquarks a été franchie il y a 50 ans lorsque le physicien américain Murray Gell-Man, à l'âge de 23 ans, a publié son travail fondamental sur l'étrangeté et le charme des particules élémentaires. C'est lui qui, en 1964, a été le premier à postuler un modèle de quark de particules élémentaires. Selon son modèle, une famille de particules appelées baryons composée de trois quarks a été introduite.



Après cela, des théories ont été avancées selon lesquelles il existe une classe de baryons non pas de trois, mais de cinq quarks. Les premiers à prédire théoriquement l'existence de pentaquarks ont été les scientifiques russes D.I. Dyakonov, M.V. Polyakov et V. Yu. Petrov de l'Institut de physique nucléaire de Pétersbourg en 1997.

Mais l'existence de ces particules n'a pu être prouvée en aucune façon. Jusqu'à ce jour.

Selon un communiqué de presse du CERN, les membres du groupe LHCb ont recherché des signes de pentaquarks en étudiant la désintégration du baryon, appelé Λ _b, en trois autres particules: J / ψ _- , proton et kaon chargé. L'étude de l'ensemble des valeurs de masse de J / ψ et du proton a montré que pendant leur formation il y a un certain stade intermédiaire, c'est-à-dire des états intermédiaires de la matière. Ils étaient appelés P _c (4450) ⁺ et P _c (4380) ⁺ .



Le premier était clairement visible sur les graphiques, et l'existence du second était nécessaire pour expliquer pleinement les données expérimentales. Ces particules ont une très grande masse - environ 4,4-4,5 mille mégaélectrons-volts, ce qui représente environ quatre à cinq fois plus que le même indicateur pour les protons et les neutrons.



À la suite de centaines d'expériences, une énorme quantité de données expérimentales a été collectée, ce qui a permis d'identifier le modèle. Naturellement, l'exploration de données a été effectuée sur des superordinateurs. En conséquence, il a été possible d'obtenir un résultat avec une fiabilité statistique de la découverte de neuf sigma, ce qui est tout à fait suffisant pour énoncer la découverte.



«En raison de la grande quantité de données collectées au Grand collisionneur de hadrons et de l'excellente précision de notre détecteur, nous avons vérifié toutes les possibilités d'expliquer ces signaux et sommes parvenus à la conclusion qu'ils ne peuvent être expliqués que par les états du pentaquark», explique le physicien du LHCb Tomasz Skwarnicki de l'Université de Syracuse. "Plus précisément, l'état intermédiaire doit être formé de deux quarks supérieurs (u-quark), un quark inférieur (d-quark), un quark enchanté (c-quark) et un antiquark enchanté."

Maintenant, il est nécessaire de mener des expériences supplémentaires et de vérifier la force des liaisons des quarks dans les pentaquarks.

Les travaux scientifiques avec les résultats de l'expérience sont publiés sur arXiv.org, des informations supplémentaires sont disponibles sur le site Internet du LHCb .

Source: https://habr.com/ru/post/fr381661/