lundi, 5 décembre 2022

Les protons contiennent des quarks de charme plus lourds qu’eux-mêmes

Les protons, alors qu’ils étaient considérés comme des particules basiques, sont connus depuis 1968 pour être plutôt composés de quarks. Certains quarks sont vraiment beaucoup plus lourds que les protons, mais cela n’a pas été considéré comme un problème puisque les protons étaient censés être constitués uniquement de quarks légers – deux quarks up et un down pour être exact. Néanmoins, de nouvelles recherches révèlent que les protons sont également constitués de quarks de beauté, qui sont sans aucun doute beaucoup plus lourds que les protons, comme un pot contenant un pot plus grand à l’intérieur.

« Cela va à l’encontre de tout bon sens », a déclaré le Dr Juan Rojo de la Vrije Universiteit Amsterdam dans une déclaration. « C’est comme acheter un paquet d’un kilogramme de sel, qui en sort ensuite deux kg de sable. « 

Cependant, toute personne très connectée au bon sens quitte les cours de mécanique quantique au cours des 6 premières semaines, donc Rojo et les co-auteurs n’ont pas été découragés. Dans Nature, ils ont révélé que moins d’un pour cent de la masse du proton provient de quarks beaucoup plus lourds que le proton.

La raison pour laquelle une telle chose est possible est que la physique quantique est tout au sujet des probabilités, au lieu des absolus. Si un quark a une possibilité sur mille de faire partie d’une particule, il y contribuera pour 0,1 % de sa masse, au lieu de généralement zéro et parfois 100 % comme nos expériences classiques nous amèneraient à nous y attendre.

Cette contribution se produit puisque les particules de base et leurs antiparticules naissent constamment avant de s’annihiler les unes les autres, un processus suivi par les fonctions de distribution des partons (PDF). Il s’avère que l’un des endroits où les quarks charme et anticharme aiment faire cela est à l’intérieur des protons.

Publicité

La masse des particules fondamentales est mesurée en électronvolts divisé par la vitesse de la lumière (e=mc2, après tout). Les quarks up sont autour de 2,2 Mev/c2 et les quarks down 4,7 Mev/c2. Le reste des 0,9 GeV/c2 du proton est constitué par l’énergie cinétique de la particule du constituant. Appel d’autre part sont 1,5 GeV/c2 : environ 700 fois plus massif qu’un quark up. C’est un peu comme un (extrêmement beau) éléphant apparaissant spontanément dans un espace chargé de personnes dont les masses, même cumulées, sont inférieures à la sienne, mais seulement s’il s’anéantit rapidement avec un anti-éléphant.

Comme Dès le début des années 1980, des preuves ont été trouvées de la possibilité que les quarks lourds fournissaient une partie de la masse du proton. Néanmoins, même en physique quantique, les affirmations extraordinaires nécessitent des preuves remarquables, et à ce moment-là, les observations n’étaient pas considérées comme convaincantes.

Maintenant, Rojo et ses co-auteurs pensent qu’ils ont la preuve pas dans le genre de marque- de nouvelles observations, mais en utilisant un système expert pour analyser les résultats d’un demi-million de collisions de protons réalisées pour d’autres expériences. Cela n’a trouvé qu’une probabilité de 0,3 % que les éléments observés auraient pu se produire si les protons n’avaient pas du tout d’appel quark PDF.

Publicité

Trouver la présence d’appel a été compliqué par le fait que la plupart de ce que nous savons sur les protons provient de leur écrasement afin qu’ils se séparent de manière à révéler les particules constitutives. Pour ce faire, nous devons les accélérer à d’excellentes vitesses, et l’énergie incluse crée les conditions d’apparition des quarks lourds. Si des quarks de beauté sont repérés, il est difficile d’être sûr s’ils étaient fondamentalement présents dans les protons, ou une répercussion de l’environnement de haute énergie.

Rojo soutient que malgré le fait que la PDF du quark de beauté contribue un peu pourcentage de la masse du proton, la découverte reste essentielle. « Nous nous envoyons des protons et recherchons des anomalies subtiles qui pourraient suggérer de nouvelles particules ou forces », a-t-il déclaré. « Vous pouvez simplement le faire si vous comprenez parfaitement ce que vous vous disputez. »

[H/T : New Scientist]

Toute l’actualité en temps réel, est sur L’Entrepreneur

LAISSER UN COMMENTAIRE

S'il vous plaît entrez votre commentaire!
S'il vous plaît entrez votre nom ici