Les physiciens ont annoncé la découverte d'une particule constituée uniquement de gluons

Les physiciens nucléaires autrichiens affirment que dans l'une des réactions, ils ont pu observer l'hypothétique particule " gluonium " (boule de colle ). Les théoriciens ont prédit son existence dans le cadre du modèle standard . Le gluonium se compose uniquement de gluons et ne contient pas de quarks.

Les quarks et les gluons sont les particules hypothétiques dont sont constitués les hadrons. On pense qu'ils ne peuvent pas être observés séparément, ils sont toujours combinés dans n'importe quelle particule élémentaire. Les physiciens ont pensé à la présence de «briques» identiques et communes dans la structure des hadrons vers les années 1950, lorsqu'ils ont réalisé qu'un nombre assez important de particules élémentaires obtenues par eux lors de collisions présentent des propriétés communes. Les physiciens ont décidé que tout hadron se compose de trois quarks.

Cependant, ces quarks se comportent assez étrangement. Par exemple, les quarks ne peuvent pas être séparés (avec une distance croissante entre eux, leur force de liaison augmente également) et combinés en une quantité supérieure à trois (à l'exception de l'état d'agrégation d'une substance appelée " plasma quark-gluon ", dans lequel, théoriquement, les quarks se déplacent librement tout au long du caillot).

De plus, si le noyau d'un élément chimique plus lourd se compose simplement d'un plus grand nombre de protons et de neutrons, alors les hadrons plus lourds se composent hypothétiquement de tous les mêmes quarks qui sont simplement combinés d'une manière différente. En changeant la position relative des quarks, nous obtenons une autre particule.

Par la suite, il a été décidé que la masse des quarks n'est pas responsable des quarks (il est généralement admis que leur masse est d'environ deux pour cent de la masse du proton), mais du «champ de force» qui les lie ensemble - les gluons. Ils portent une forte interaction. En modifiant l'emplacement des quarks, par exemple en les éloignant les uns des autres, nous augmentons le «nuage» de gluons, et il devient plus massif.

Dans d'autres expériences, il a été constaté que les gluons ne sont pas du tout des porteurs passifs de l'interaction entre les quarks, mais ce sont aussi des «partons» indépendants - des briques qui composent des hadrons. En étudiant un proton volant rapidement, il est devenu clair qu'environ la moitié de son énergie est transportée par des quarks et l'autre moitié par des gluons.

Les Autrichiens de l'Institut de technologie de Vienne sont convaincus que le méson f0 (1710) est précisément cet hypothétique gluonium. Bien que les gluons eux-mêmes n'aient pas de masse, leur interaction les uns avec les autres donne lieu à une masse. En conséquence, le gluonium peut être observé, quoique par une méthode indirecte, en observant la désintégration des particules.

Les calculs du professeur VTI Anton Rebhan et de son élève Frédéric Brünner concernant la désintégration du gluon coïncidaient étrangement avec l'expérience à laquelle la particule f0 (1710) a participé. Reste à recevoir la confirmation de cette expérience.

"Malheureusement, l'image de la désintégration du gluonium ne peut pas être calculée avec précision", se plaint Anton Reban. Des calculs simplifiés ont indiqué que deux mésons sont des candidats appropriés pour la particule mystérieuse - f0 (1500) et f0 (1710). Le premier semblait toujours être un candidat plus approprié, et le second, bien qu'il soit mieux adapté aux calculs informatiques, pendant la décomposition a donné beaucoup de quarks lourds ("étranges"), qui du point de vue des physiciens ne semblaient pas plausibles.

Les scientifiques autrichiens ont utilisé une approche différente et non standard dans leurs calculs. «Nos calculs ont montré que le gluonium peut en fait se diviser en étranges quarks», écrit Anton Reban. La désintégration calculée en deux particules légères était en bon accord avec les observations de la désintégration f0 (1710). De plus, il s'est avéré qu'il est possible de se désintégrer en un plus grand nombre de particules que deux.

Quelques mois plus tard, les expériences du Grand collisionneur de hadrons et de l'accélérateur chinois BESIII (Beijing Electron-Positron Collider) devraient fournir de nouvelles données pour l'analyse. Ils pourront confirmer ou infirmer les résultats obtenus par les Autrichiens.

Source: https://habr.com/ru/post/fr385425/