Les physiciens du Grand collisionneur de hadrons (LHC, France-Suisse) ont découvert trois nouvelles particules exotiques. Parmi elles, un pentaquark présenté ici sous une forme « faiblement liée, de type molécule ». © Cern 2022
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Trois nouvelles particules exotiques détectées avec le LHC

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De nombreuses particules ont déjà été découvertes au Grand collisionneur de hadrons (LHC, France-Suisse). Aujourd'hui, les physiciens disent avoir trouvé des preuves de trois combinaisons de quarks inédites : un pentaquark et une paire de tétraquarks.

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La liste des particules découvertes au Grand collisionneur de hadrons (LHC, France-Suisse) est longue. Il y a le fameux boson de Higgs, bien sûr. Mais aussi quelque 65 hadrons. Et aujourd'hui, ce ne sont pas moins de trois nouveaux objets exotiques qui viennent s'y ajouter. Un nouveau pentaquark et la toute première paire de tétraquarks jamais détectée.

Pour comprendre, rappelons que les particules élémentaires que sont les quarks ont pour habitude de s'associer par deux ou par trois. Ils forment ainsi des hadrons, parmi lesquels le proton et le neutron qui nous sont assez familiers. Mais parfois - c'est bien plus rare -, les quarks se regroupent par quatre ou même par cinq. Pour constituer des hadrons exotiques nommés respectivement des tétraquarks et des pentaquarks.

Le tétraquark observé au Grand collisionneur de hadrons (LHC, France-Suisse), illustré ici sous la forme « unité isolée ». © Cern 2022

Un pentaquark et une paire de tétraquarks

Le pentaquark découvert cette fois a ceci de particulier qu'il est le premier qui intègre un quark s. Comprenez, un quark de saveur - c'est ainsi que les physiciens qualifient les différents types de quarks qui existent ; ils en connaissent six - « étrange » ou s pour « strange ». De manière plus « classique », ce pentaquark contient aussi un quark c - pour « charm » - et son antiquark, un quark u - pour « up » - et un quark d - pour « down ».

Les deux tétraquarks observés forment une paire. C'est la première fois que des physiciens en détectent une. L'un des tétraquarks de la paire est doublement chargé électriquement. L'autre est neutre. Les deux correspondent à ce que les chercheurs appellent un tétraquark à charme apparent. Comprenez que ces tétraquarks se composent d'un quark c - mais aussi d'un antiquark s, d'un quark u et d'un antiquark d - sans son antiquark.

Et pour ceux qui se posent la question, voilà ce que répond Chris Parkes, le porte-parole de la collaboration LHCb : « Trouver de nouveaux types de tétraquarks et de pentaquarks, et mesurer leurs propriétés aidera les théoriciens à élaborer un modèle unifié des hadrons exotiques - comme des unités isolées constituées de quarks étroitement liés ou comme des paires de hadrons faiblement liés, semblables à des molécules -, mais également à mieux comprendre les hadrons classiques. »


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