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En bref : le Cern découvre un nouvel état excité d'un baryon Xi

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La « nouvelle particule » découverte au LHC par les membres de la collaboration CMS est en fait un nouvel état excité d'un baryon Xi prédit par le modèle standard. Rien de vraiment nouveau, donc, ni révolutionnaire donc mais c'est peut-être de bon augure au moment où la chasse au boson de Higgs a repris.

La masse de la particule Xib*0 est révélée par un signal clair (en bleu) au-dessus du niveau du bruit de fond (en rouge). © Cern-CMS

Les baryons Xi sont une famille de baryons connus pour être très instables et se désintégrer en une cascade de particules du modèle standard. Ils sont constitués de trois quarks, avec très souvent au moins un quark étrange et toujours un seul quark u ou d. On peut les exciter à la façon d'un atome d'hydrogène dont l'électron aurait été porté à un niveau d'énergie supérieur, par exemple en raison d'une collision. Une fois sur ce niveau, l'atome doit se désexciter en émettant un photon accompagnant le retour de l'électron à son niveau d'énergie fondamental.


Un court tour guidé du Cern. © CernTV, YouTube

Un phénomène similaire vient d'être observé dans les collisions du LHC, ou plutôt découvert dans les données accumulées pendant l'année 2011 en provenance d'un échantillon d'événements produits par 530 milliards de collisions proton-proton. On connaissait déjà le baryon Xi neutre b constitué d'un quark étrange, d'un quark u et d'un quark b puisqu'il avait été découvert avec le Tevatron. Le détecteur CMS vient donc de découvrir un état excité de ce baryon, une particule avec une masse de 5.945,0 ± 2,8 MeV soit presque 6 fois plus lourde qu'un proton. Comme pour le cas d'une précédente particule mise au jour par Atlas, un nouvel état du bottomium, il ne s'agit pas d'une véritable surprise et encore moins d'une particule relevant d'une physique au-delà du modèle standard. Il s'agit juste d'une conséquence assez simple de la QCD, la chromodynamique quantique.

Croisons les doigts pour que le LHC révèle non seulement l'existence du boson de Higgs mais aussi des signes de la supersymétrie cette année. En attendant, les détails sur la découverte des chercheurs de la collaboration CMS sont disponibles sur arxiv.