Cinq après la découverte du boson de Higgs, le Grand collisionneur de hadrons LHC du CERN a annoncé l’observation d’une nouvelle particule répondant au doux nom de Xicc++.
Prédite par la théorie, cette particule n’avait jamais été observée expérimentalement. C’est chose faite grâce à l’expérience LHCb, l’une des expériences menées au coeur du plus grand accélérateur de particules du monde, à la frontière franco-suisse. Les chercheurs publient leurs résultats dans Physical Review Letters.
Pour décrire notre Univers, les physiciens utilisent le «modèle standard», une théorie élaborée dans les années 1960, selon laquelle la matière est constituée de particules élémentaires (les quarks et les électrons), qui interagissent entre elles par le biais de forces.
Cette théorie, qui est née sur papier sous forme d’équations mathématiques, s’est en effet révélée étonnamment exacte. Toutes les particules qu’elle a «prédites» ont pu être observées expérimentalement par la suite, au sein de divers accélérateurs dans le monde.
Modèle standard:
« Pratiquement toute la matière que nous observons autour de nous est faite de baryons, particules courantes composées de trois quarks ; les baryons les plus connus sont les protons et les neutrons. Mais il existe six sortes de quarks, et, en théorie, de nombreuses combinaisons différentes pourraient former d’autres types de baryons. Jusqu’ici, les baryons observés étaient tous constitués d’un quark lourd au maximum », explique un communiqué du CERN.
La particule Xicc++ est composée de deux quarks charmés et un quark up. Sa masse : 3621 MeV, soit près de quatre fois celle du proton (le baryon le plus connu), propriété qu’elle doit à ses deux quarks charmés plus lourds que les autres. Il ne s’agit pas d’une particule élémentaire, comme le boson de Higgs, mais plutôt d’un assemblage de quarks inhabituel.
Dans le communiqué, le physicien Guy Wilkinson, ancien porte-parole de la collaboration, précise que « contrairement aux autres baryons, dans lesquels les trois quarks effectuent une danse subtile les uns autour des autres, un baryon à deux quarks lourds devrait se comporter comme un système planétaire, où les deux quarks lourds jouent le rôle d’étoiles lourdes en orbite l’une autour de l’autre, le quark léger étant, lui, en orbite autour de ce système binaire».
De quoi en savoir plus sur l’interaction forte, cette force fondamentale qui assure la cohésion des quarks dans le noyau atomique, et sur notre Univers en général.
Et aussi de quoi remonter le moral des physiciens, qui avaient cru découvrir un nouveau boson en 2016, qui s’était finalement révélé être un signal de bruit de fond…
Image: représentation de la nouvelle particule observée par LHCb, contenant deux quarks charmés et un quark up. (Image : Daniel Dominguez/CERN)