Le LHC observe un nouvel état du bottomium

Ni le boson de Higgs et encore moins la matière noire n’ont encore été observés dans les détecteurs du LHC. Les membres d’Atlas viennent tout de même de démontrer qu’une particule prédite depuis longtemps par le modèle standard existait bel et bien : le méson chi b, alias bottomium.

Georges Charpak n’est malheureusement plus là pour voir que les derniers avatars de sa chambre multifils, à savoir les détecteurs Atlas et CMS, fonctionnement parfaitement bien et offrent aux physiciens des hautes énergies de belles découvertes. Elles étaient jusqu’à maintenant négatives, c’est-à-dire que l’on excluait l’existence de certaines particules prédites par des théories au-delà du modèle standard. Ainsi, aucun boson Z’ ni minitrou noir en train de s’évaporer n’a encore été découvert avec le LHC et l’espoir de les observer dans Atlas et CMS, même lorsque la luminosité et l’énergie des collisions seront devenues plus importantes après 2013, est devenu bien mince.

Un autre prix Nobel de physique, Leon Lederman, doit lui probablement se réjouir de la découverte faite par les membres de la collaboration Atlas et aujourd’hui publiée sur arxiv.

Un laboratoire pour étudier les forces nucléaires fortes

Le physicien avait en effet découvert avec ses collègues en 1977 l’existence d’un certain quark, appelé depuis quark b, pour bottom ou beauty. Ce que Lederman avait même observé était un exemple de quarkonium, c’est-à-dire, par analogie avec le positronium formé d’un état lié d’un électron et son antiparticule, le positron, un état lié d’un quark et de son antiquark. En l’occurrence, le nouveau méson était un représentant du bottomium.

Un peu comme pour un atome d’hydrogène, les quarks d’un bottomium peuvent être vus comme tournant l’un autour de l’autre avec différents niveaux d’énergie et de moment cinétique. Tout se passe comme si on avait différentes particules d’une même famille avec différentes masses et spins. Ce que les physiciens d’Atlas ont observé est un de ces états du bottomium, prédit depuis longtemps, le méson chi b.

Son moment cinétique est nul et il possède d’autres caractéristiques dont on pourra prendre connaissance dans l’article que lui consacre Tommaso Dorigo. On peut l’utiliser pour mieux comprendre les forces nucléaires de la QCD entre quarks.



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