{"id":57478,"date":"2026-03-20T18:37:07","date_gmt":"2026-03-20T18:37:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-fr\/57478\/"},"modified":"2026-03-20T18:37:07","modified_gmt":"2026-03-20T18:37:07","slug":"le-cern-decouvre-une-particule-rarissime-quatre-fois-plus-lourde-quun-proton","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/ch-fr\/57478\/","title":{"rendered":"Le CERN d\u00e9couvre une particule rarissime\u2026 quatre fois plus lourde qu\u2019un proton"},"content":{"rendered":"

Si vous suivez un minimum l\u2019actualit\u00e9 scientifique, vous avez forc\u00e9ment d\u00e9j\u00e0 entendu parler du CERN (Organisation europ\u00e9enne pour la recherche nucl\u00e9aire), ce laboratoire g\u00e9ant enfoui sous la fronti\u00e8re franco-suisse, qui abrite le mythique LHC (Grand collisionneur de hadrons)<\/a>, un anneau souterrain de 27 kilom\u00e8tres. \u00c0 l\u2019int\u00e9rieur, des protons (les particules qui composent le noyau des atomes) sont propuls\u00e9s \u00e0 une vitesse proche de celle de la lumi\u00e8re, puis violemment percut\u00e9s les uns contre les autres. Gr\u00e2ce au LHC, les physiciens tentent, entre autres, de reproduire les conditions extr\u00eames qui r\u00e9gnaient dans l\u2019Univers une fraction de seconde apr\u00e8s le Big Bang<\/a>.<\/p>\n

C\u2019est gr\u00e2ce \u00e0 lui, en 2012, que nous avons confirm\u00e9 l\u2019existence du boson de Higgs, une d\u00e9couverte historique qui a boulevers\u00e9 notre compr\u00e9hension du monde physique. Et c\u2019est encore gr\u00e2ce \u00e0 lui qu\u2019en 2025, une \u00e9quipe internationale de plus de 1\u00a0000 chercheurs r\u00e9partis dans 20 pays (avec en t\u00eate l\u2019Universit\u00e9 de Manchester) vient d\u2019annoncer la d\u00e9couverte d\u2019une particule que personne n\u2019avait jamais r\u00e9ussi \u00e0 confirmer\u00a0: le \u039ecc\u207a (prononcez \u00ab\u00a0Xi-cc-plus\u00a0\u00bb). Un cousin du proton, mais quatre fois plus lourd\u00a0: dans l\u2019infiniment petit, c\u2019est un gouffre et c\u2019est surtout une particule qu\u2019on recherchait depuis plus de 20 ans.<\/p>\n

Quelle est cette \u00e9trange particule\u00a0? <\/p>\n

Pour saisir ce que repr\u00e9sente la d\u00e9couverte du \u039ecc\u207a, il est n\u00e9cessaire de revenir aux bases de la physique\u00a0: toute mati\u00e8re est constitu\u00e9e de mol\u00e9cules (par exemple l\u2019eau, H\u2082O), qui sont des agglom\u00e9rats d\u2019atomes (dans le cas de l\u2019eau, un atome d\u2019oxyg\u00e8ne et deux atomes d\u2019hydrog\u00e8ne). Ces atomes contiennent tous un noyau, entour\u00e9 d\u2019\u00e9lectrons, lui-m\u00eame compos\u00e9 de protons et de neutrons. Et les protons\u00a0? Eh bien, eux aussi sont encore divisibles, en particules encore plus petites, les quarks (dont la taille n\u2019a jamais \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e, mais que l\u2019on sait inf\u00e9rieure \u00e0 10-19 m\u00e8tres).<\/p>\n

Trois quarks, pr\u00e9cis\u00e9ment, dont la combinaison d\u00e9finit enti\u00e8rement la nature de la particule. Dans le cas du proton\u00a0: deux quarks up et un quark down.<\/p>\n

Sauf qu\u2019en r\u00e9alit\u00e9, il existe plus de deux types de quarks ; il en existe, selon nos connaissances actuelles, six. Tous baptis\u00e9s avec des surnoms assez excentriques\u00a0: nous avons, en tout, les quarks up, les quarks down, les quarks strange, les quarks charm, les quarks bottom et les quarks top. Leurs sobriquets proviennent de travaux des ann\u00e9es 1960-70, o\u00f9 les chercheurs ont adopt\u00e9 des appellations imag\u00e9es pour vulgariser leurs d\u00e9couvertes.<\/p>\n

Entre chacun de ces quarks, les \u00e9carts de masse sont gigantesques. Prenons un quark charm, par exemple\u00a0: il p\u00e8se environ 500 fois plus lourd qu\u2019un quark up. Les quarks les plus lourds donnent naissance \u00e0 des particules g\u00e9n\u00e9ralement tr\u00e8s instables, dont la dur\u00e9e de vie est extr\u00eamement courte.<\/p>\n

Une fois cette hi\u00e9rarchie \u00e9tablie, nous pouvons revenir au \u039ecc\u207a. Il est constitu\u00e9 de deux quarks charm et d\u2019un quark down, une combinaison qui n\u2019avait jamais \u00e9t\u00e9 formellement confirm\u00e9e avant son observation dans le tunnel du LHC. Sa structure est celle d\u2019un proton ordinaire, mais dans lequel les deux quarks up ont \u00e9t\u00e9 remplac\u00e9s par deux quarks charm, \u00e0 la masse bien plus importante.<\/p>\n

Cette substitution a une cons\u00e9quence sur sa masse. Pour la mesurer, on utilise le MeV\/c\u00b2 (m\u00e9ga\u00e9lectronvolt divis\u00e9 par la vitesse de la lumi\u00e8re au carr\u00e9). L\u2019\u00e9lectronvolt est l\u2019\u00e9nergie acquise par un \u00e9lectron acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 sous une diff\u00e9rence de potentiel d\u2019un volt, le pr\u00e9fixe \u00ab\u00a0m\u00e9ga\u00a0\u00bb signifie qu\u2019on en parle en millions. Le c\u00b2, lui, vient directement de E=mc\u00b2, l\u2019\u00e9quation d\u2019Einstein qui \u00e9tablit que masse et \u00e9nergie sont \u00e9quivalentes et convertibles l\u2019une en l\u2019autre. En physique des particules, impossible de mesurer des masses si infimes avec des unit\u00e9s ordinaires, on les mesure donc en \u00e9nergie.<\/p>\n

Ainsi, un proton p\u00e8se environ 938 MeV\/c\u00b2 quand le \u039ecc\u207a, lui, atteint 3\u00a0620 MeV\/c\u00b2, soit pr\u00e8s de quatre fois plus\u00a0: c\u2019est consid\u00e9rable \u00e0 cette \u00e9chelle. Avec une masse si \u00e9lev\u00e9e, il est extr\u00eamement instable\u00a0: il ne peut exister qu\u2019un instant infinit\u00e9simal avant de se d\u00e9sint\u00e9grer en trois particules plus l\u00e9g\u00e8res.<\/p>\n

Ce que les physiciens du LHCb ont donc captur\u00e9, ce ne sont pas le \u039ecc\u207a lui-m\u00eame, mais ces trois particules issues de sa d\u00e9sint\u00e9gration. Le d\u00e9tecteur LHC fonctionne comme une cam\u00e9ra tr\u00e8s rapide, capable de prendre 40 millions de clich\u00e9s par seconde\u00a0: il enregistre les trajectoires et les propri\u00e9t\u00e9s de toutes les particules produites lors des collisions.<\/p>\n

En analysant ces donn\u00e9es, les physiciens peuvent remonter jusqu\u2019\u00e0 la particule m\u00e8re et reconstituer ses caract\u00e9ristiques. Sur le corpus de toutes les collisions entre protons enregistr\u00e9es en 2024, 915 de ces \u00e9v\u00e9nements de d\u00e9sint\u00e9gration ont \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9s, tous pointant vers la m\u00eame masse\u00a0: 3\u00a0620 MeV\/c\u00b2. Un r\u00e9sultat coh\u00e9rent avec les pr\u00e9dictions th\u00e9oriques, et conforme aux propri\u00e9t\u00e9s de sa particule s\u0153ur, le \u039ecc\u207a\u207a, d\u00e9couverte en 2017.<\/p>\n

Pourquoi c\u2019est important\u00a0? <\/p>\n

Des chercheurs avaient en effet cru observer le \u039ecc\u207a au d\u00e9but des ann\u00e9es 2000, mais leurs r\u00e9sultats n\u2019avaient jamais surv\u00e9cu \u00e0 l\u2019\u00e9preuve de la reproductibilit\u00e9, une exigence fondamentale qui veut qu\u2019une d\u00e9couverte ne soit accept\u00e9e que si d\u2019autres \u00e9quipes, avec d\u2019autres instruments, parviennent aux m\u00eames conclusions. Leurs mesures ne correspondaient de surcro\u00eet pas aux pr\u00e9dictions th\u00e9oriques, ce qui laissait la question de son existence en suspens pendant vingt ans. Nous avons aujourd\u2019hui la r\u00e9ponse, sans aucune \u00e9quivoque.<\/p>\n

C\u2019est donc une d\u00e9couverte de premi\u00e8re importance, car lorsqu\u2019on confirme l\u2019existence d\u2019une particule pr\u00e9dite par la th\u00e9orie, on confirme par la m\u00eame occasion que notre mod\u00e8le standard de l\u2019univers est correct. Du moins, il est un peu plus qu\u2019auparavant, malgr\u00e9 ses imperfections et ses zones d\u2019ombre.<\/p>\n

Maintenant, il faudra encore creuser, car la confirmation de l\u2019existence du \u039ecc\u207a est un nouveau d\u00e9part qui nous emm\u00e8nera en pleine terra incognita ; nous en savons effectivement tr\u00e8s peu sur les particules \u00e0 deux quarks charm. Les \u00e9tudier est une opportunit\u00e9 rare de tester l\u2019interaction nucl\u00e9aire forte, la plus puissante des quatre forces fondamentales de l\u2019univers (avec l\u2019interaction \u00e9lectromagn\u00e9tique, l\u2019interaction nucl\u00e9aire faible et l\u2019interaction gravitationnelle) qui maintient les quarks li\u00e9s ensemble \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur des protons et des neutrons. Sans elle, vous ne seriez pas l\u00e0 pour lire cet article, et l\u2019univers tel que nous le connaissons ne serait tout simplement jamais apparu. Difficile, dans ces conditions, de ne pas trouver l\u2019entreprise un tantinet vertigineuse, m\u00eame si vous ne parlerez peut-\u00eatre pas du \u039ecc\u207a \u00e0 votre prochain repas de famille ou lorsque vous croiserez votre voisin dans l\u2019escalier.<\/p>\n

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