Des physiciens du CERN découvrent deux nouvelles particules

Les physiciens de l’expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty) du CERN ont découvert deux particules inédites, ainsi que les indices d’une autre nouvelle particule, lors de collisions de protons à haute énergie.

Les particules nouvellement découvertes, nommées Σb(6097)+ et Σb(6097)-, sont prédites par le modèle du quark et appartiennent à la même famille de particules que les protons que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) accélère et heurte : les baryons, qui sont composés de trois quarks.

Mais le type de quarks qu’ils contiennent est différent : alors que les protons contiennent deux quarks ascendants et un quarks descendant, les nouvelles particules sont des baryons inférieurs composés respectivement d’un quarks inférieur et de deux quarks ascendants ou d’un quarks inférieur et deux quarks descendants.

Les chercheurs du LHCb ont découvert ces particules à l’aide de la technique classique de chasse aux particules qui consiste à rechercher un excès d’événements, ou bosse, sur un fond lisse d’événements dans les données provenant de collisions de particules.

Dans ce cas, ils ont cherché ces bosses dans la distribution de masse d’un système à deux particules composé d’un baryon neutre appelé π et d’une particule quark-antiquark chargée appelée le méson π.

“Nous avons trouvé deux bosses correspondant aux particules Σb(6097)+ et Σb(6097)-, avec une signification énorme de 12,7 et 12,6 écarts-types respectivement ; cinq écarts-types est le seuil habituel pour prétendre à la découverte d’une nouvelle particule”, ont-ils dit.

“Le 6097 dans les noms fait référence aux masses approximatives des nouvelles particules en MeV, environ six fois plus massives que le proton.”

Baptisée Zc-(4100), la troisième particule est un candidat possible pour un autre type de quark brut, l’une composée non pas des deux ou trois quarks habituels mais de quatre quarks (à proprement parler, deux quarks et deux antiquarks), dont deux sont de lourds quarks charm.

De tels mésons exotiques, parfois décrits comme des tétraquarks, ainsi que des particules à cinq quarks appelées pentaquarks, ont longtemps été prédits pour exister.

“En cherchant des structures dans les désintégrations de mésons B plus lourds, nous avons détecté des preuves pour le Zc-(4100) avec une signification de plus de trois écarts-types, en deçà du seuil de découverte”, ont déclaré les scientifiques du LHCb.

“Des études futures avec plus de données pourraient renforcer ou réfuter ces preuves.”

Les nouveaux résultats sont décrits dans deux articles publiés en ligne sur arXiv.org et soumis pour publication au European Physical Journal C et au Physical Review Letters.

_____

R. Aaij et al (LHCb Collaboration). 2018. Evidence for an ηc(1S)π- resonance in B0→ηc(1S)K+π- decays. Eur. Phys. J. C., sous presse ; arXiv : 1809.07416

R. Aaij et al (LHCb Collaboration). 2018. Observation de deux résonances dans les systèmes Σbπ± et mesure précise des propriétés Σ±b et Σ∗±b. Révérend phys. Lett, sous presse ; arXiv : 1809.07752

Source : Sci-News.com – Traduit par Anguille sous roche