Découverte de deux nouveaux tétraquarks au LHC: une avancée majeure dans la compréhension des particules subatomiques

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Deux nouveaux tétraquarks découverts par les scientifiques du LHCb

Une famille de particules composites en expansion

Les scientifiques de LHCb, l’une des quatre grandes expériences du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au Cern, près de Genève, ont annoncé la découverte de deux nouveaux tétraquarks. Les tétraquarks sont des particules composites constituées de quatre quarks.

Les quarks et leur interaction

Les quarks sont des particules élémentaires qui sont liées par la force forte, l’une des quatre interactions fondamentales. Deux quarks forment des mésons, tandis que trois quarks forment des baryons tels que les protons et les neutrons. La théorie des quarks permet également l’existence de structures plus complexes, comme les tétraquarks composés de deux quarks et de deux antiquarks. Le premier tétraquark a été découvert en 2003 au Japon.

La détection des tétraquarks

La détection des tétraquarks est difficile en raison de leur courte durée de vie. Ils ne peuvent pas être observés directement dans les détecteurs, mais leur existence peut être déduite à partir des particules produites lors de leur désintégration. Les scientifiques du LHCb ont analysé un grand nombre de collisions enregistrées pendant les périodes d’exploitation du LHC et ont identifié les caractéristiques de deux nouveaux tétraquarks.

Les caractéristiques des nouveaux tétraquarks

Le premier tétraquark détecté se désintègre en un méson Ds+ et un pion négatif. Le méson Ds+ est composé d’un quark c et d’un antiquark s, tandis que le pion négatif est constitué d’une paire antiquark u et quark d. Le tétraquark est donc composé de ces quatre particules élémentaires. Le second tétraquark détecté est issu de la désintégration d’un méson B+ et est doublement chargé positivement.

Une symétrie d’isospin

Les deux tétraquarks découverts sont liés par une symétrie appelée “d’isospin”. Cette symétrie implique que les tétraquarks ont une masse et une durée de vie similaires. Cette même symétrie relie également le proton et le neutron, qui sont considérés comme deux aspects d’une même particule appelée le nucléon.

Les mystères des tétraquarks

La structure des tétraquarks et la façon dont leurs constituants sont liés entre eux restent encore à élucider. Les quatre quarks pourraient interagir ensemble par l’interaction forte, ou seulement par paires de quarks, avec une interaction plus faible entre les deux paires. On parle alors de “molécules de mésons”. Des analyses plus précises seront nécessaires pour déterminer quelle force maintient les tétraquarks.

Les perspectives futures

Les scientifiques prévoient de poursuivre leurs recherches sur les tétraquarks et espèrent obtenir des données plus précises d’ici à la fin de la troisième période d’exploitation du LHC. Ces nouvelles découvertes contribuent à notre compréhension de la structure de la matière et de l’interaction entre les particules élémentaires.

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