Le Large Hadron Collider (LHC) vient d’ajouter une nouvelle pièce au puzzle complexe de la matière. Si vous ne le savez pas encore, cette importante infrastructure scientifique, enfouie sous terre à 100 mètres de profondeur, est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Il se trouve au CERN, près de Genève. Les physiciens du centre ont récemment rapporté l’observation d’une particule baryonique « lourde », cousine du proton, une catégorie de particules que l’on pensait pourtant bien comprendre.
Une prouesse sans précédent
La découverte a été rendue possible par le LHCb (Large Hadron Collider beauty). Après une phase de modernisation cruciale, l’infrastructure spécialisée dans l’étude des quarks beauté (b) et la recherche de violation de la symétrie CP (Charge-Parité) a gagné en précision et en puissance de calcul. Cette mise à niveau s’est donc avérée très utile. Alors que les données récoltées au cours des dix dernières années n’avaient pas permis de l’identifier clairement, les nouveaux instruments ont permis de confirmer la signature de cette particule rare en un temps relativement court. Baptisée Xi-cc-plus par la communauté scientifique, cette dernière a été trouvée dans les débris de collisions de protons circulant à une vitesse proche de celle de la lumière.
L’accélérateur de particules du CERN à Meyrin, Genève, Suisse, Europe. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock
Une structure inédite
Effectivement, en recréant brièvement les conditions extrêmes qui régnaient juste après le Big Bang, le Large Hadron Collider permet de transformer l’énergie pure en matière. Cela fait surgir des composants instables qui n’existent plus naturellement dans notre univers actuel. C’est donc grâce à cette approche que la Xi-cc-plus a été observée. Le proton standard, tel qu’on le trouve dans le noyau d’un atome, notamment d’hydrogène, est composé de trois particules subatomiques appelées quarks. Il est notamment question de deux quarks « up » et d’un quark « down ». La nouvelle particule partage une structure similaire, mais intègre deux quarks lourds dits « charm » à la place de deux quarks « up », ce qui explique sa masse plus élevée.
Une trouvaille importante
Malgré sa masse élevée, la Xi-cc-plus ne survit que pendant une fraction de seconde infime, moins d’un millionième de millionième de seconde, avant de se désintégrer en d’autres particules plus légères. Malgré son caractère éphémère, celle-ci permet de mieux comprendre le phénomène connu sous le nom d’interaction nucléaire forte, l’une des quatre interactions fondamentales entre particules élémentaires de la matière. Les chercheurs la décrivent comme une « colle » surpuissante au sein des noyaux. D’après Chris Parkes, professeur à l’Université de Manchester, l’étude de cette particule est importante dans la mesure où elle nous aide à mieux comprendre le mécanisme qui maintient ensemble la matière dont nous sommes faits. Que pensez-vous de cet exploit scientifique ? N’hésitez pas à partager votre avis dans les commentaires.
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