Une sorte de particule exotique si mystérieuse qu'elle était suspectée d'être impossible a finalement été identifiée par les physiciens – et pas seulement une, mais deux fois.
Deux nouvelles prédictions théoriques d'une forme insaisissable de la matière appelée tetraquarks fournissent la preuve la plus solide encore que ces particules étranges existent vraiment après tout, préparant le terrain pour une nouvelle ère imminente de compréhension dans les subatomiques.
"Nous pensons que ce n'est pas totalement académique", a déclaré à Gizmodo l'un des chercheurs impliqués, le physicien théoricien Chris Quigg du Fermi National Accelerator Laboratory.
"Sa découverte pourrait bien arriver."
Si votre chimie et votre physique au lycée sont un peu rouillées, au-dessous du niveau de l'atome, vous avez des particules subatomiques incluant des protons et des neutrons, constitués de particules composites appelées hadrons, elles-mêmes composées de particules élémentaires particules appelées quarks.
L'idée des quarks a été proposée pour la première fois dans les années 1960, et depuis, les physiciens étudient comment ces particules mystérieuses – qui n'ont pas de sous-structure plus petite à notre connaissance – s'organisent pour aider à construire le bâtiment. blocs de matière que nous pouvons toucher et ressentir.
Maintenant, deux équipes distinctes de scientifiques pensent avoir des preuves théoriques solides d'un nouvel arrangement de ce type, appelé le tetraquark – une configuration stable composée de quatre particules de quarks.
Ce n'est pas la première fois que les chercheurs se concentrent sur ce qu'ils pensent être des tétraquarks – ce siècle, un certain nombre de candidats tétraquark ont été suggérés, bien que les résultats aient été essentiellement théoriques, avec une confirmation observationnelle.
L'année dernière, l'équipe du Laboratoire Fermilab a annoncé la découverte d'une particule compatible avec un tétraquark – et les chercheurs de l'expérience Large Hadron Collider (LHCb) ont découvert des particules qui pourraient être une toute nouvelle famille de tétraborates.
Mais encore une fois, la confirmation n'était pas facile à faire, car le domaine de la recherche reste extrêmement exotique.
"Dans le cas des tetraquarks, les gens peuvent toujours avancer des explications alternatives", a déclaré Quigg à Physics World.
Les quarks se présentent en six types, appelés saveurs, qui sont: haut, bas, étrange, charme, haut et bas, déterminés par des attributs tels que leur charge électrique, leur masse et leur spin.
En dehors des tétraquarks (et des pentaquarks hypothétiquement similaires), la théorie suggère que deux ou trois quarks peuvent se rejoindre pour former une particule composite – en quark-antiquark ou en trois quarks – mais pas plus.
Mais dans une nouvelle recherche, Quigg et son physicien Fermi Estia Eichten – avec une équipe séparée de l'Université israélienne de Tel Aviv et de l'Université de Chicago – ont montré qu'il est possible après tout d'avoir une particule stable à quatre quarks. ]
Via différentes explications théoriques, les deux équipes prédisent que les tetraquarks peuvent s'assembler à partir de deux quarks inférieurs avec un quark anti-up et un quark anti-down – les anti-quarks étant comme des jumeaux aux quarks réguliers, mais avec la polarité électrique opposée
Bien que les méthodes utilisées diffèrent, l'un des chercheurs, Marek Karliner, de l'Université de Tel Aviv, souligne que les conclusions des deux équipes sont "fondamentalement identiques sur le plan qualitatif".
Certains membres de la communauté de physique interprètent cette congruence comme un signe positif, car cela pourrait signifier que nous avons finalement identifié le tétraquark en temps réel – un résultat étonnant, puisque, comme Karliner l'a dit à Live Science, [t] la suspicion avait été pendant de nombreuses années [the tetraquark] impossible ".
Ce n'est pas encore fini. Maintenant que nous avons ce qui semble être la preuve théorique la plus solide que les tétraquarks existent, il reste à le prouver par observation – soit au Large Hadron Collider du CERN, soit dans un autre accélérateur de particules expérimental.
On ne sait pas quand cette preuve expérimentale pourrait arriver, mais pour sa part, Quigg semble se sentir tranquillement confiant.
"Les choses dont nous parlons sont si étranges qu'elles ne pourraient pas être autre chose", a-t-il dit à Gizmodo.
"C'est juste une question de recherche."
Les résultats sont rapportés ici et ici dans Physical Review Letters .
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