Physique des particulesLe LHC du CERN n’a pas chômé cet été
Un tétraquark unique a récemment été observé, ouvrant de nouvelles perspectives pour la recherche.
Le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde se trouve près de nous, au CERN. Le LHC (Large Hadron Collider), ou Grand Collisionneur de hadrons, avec son anneau de 27 kilomètres de circonférence, a redémarré au printemps. À l’intérieur, des particules circulent à des énergies très élevées et à une vitesse proche de celle de la lumière. Puis elles rentrent en collision les unes avec les autres. Des détecteurs de particules proches du point de collision enregistrent alors ce qui se passe.
L’un de ces détecteurs, ATLAS, étudie par exemple d’éventuelles dimensions inconnues de l’espace-temps, des particules qui pourraient former cette matière noire dont on cherche vainement la trace dans l’univers, mais également le boson de Higgs, dont la découverte en 2012 (depuis 1964, on soupçonnait son existence sans en trouver la preuve) a révolutionné la science et surtout la physique des particules.
Pour faire simple, le boson de Higgs explique pourquoi les bosons W et Z (autres particules) possèdent une masse, ce qui conforte une théorie du modèle standard. Par ailleurs, depuis que le LHC fonctionne, c’est-à-dire depuis 2008, 62 hadrons y ont été découverts. Les hadrons (baryons et mésons en font partie) sont des particules composites formées de quarks. Cet été, donc, le détecteur ATLAS a été témoin, si l’on peut dire, d’un phénomène encore jamais constaté: la production par le LHC d’un triplet de bosons W.
Matière et antimatière
En parallèle, l’expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty), qui explore plus précisément les différences entre matière et antimatière, a mis en évidence un hadron totalement unique. Il s’agit d’un tétraquark composé de deux antiquarks légers et d’une paire de quarks charmés, soit l’une des six saveurs de quarks connues. En physique des particules, on nomme en effet saveurs les différentes formes de quarks. Rappelons également que les quarks sont des particules dites élémentaires, autrement dit qu’on ne sait diviser en d’autres particules plus petites. Dans le modèle standard de la physique, il existe douze particules élémentaires et quatre forces fondamentales censées gouverner l’univers dans sa totalité.
Ce tétraquark découvert récemment (le 29 juillet), hadron exotique selon l’expression de certains chercheurs, est à ce jour la particule à la plus longue durée de vie qu’on ait recensée. Et cela en raison d’une désintégration plus difficile, donc plus lente, que celle d’autres particules composites. C’est ce qui rend sa découverte si importante et devrait permettre de tester plusieurs modèles existants en physique.
Le LHC sera finalement exploité jusqu’à fin 2024, soit une année de plus que prévu. De 2025 à 2027, il y aura un long arrêt technique, avec différentes améliorations majeures. Puis le LHC à haute luminosité, successeur du LHC, sera mis en service fin 2027. Il produira davantage de particules. En 2013, il a été déclaré projet prioritaire dans le cadre de la stratégie européenne de la recherche des particules. D’ici là, on en reparlera de toute façon.
Vous avez trouvé une erreur?Merci de nous la signaler.
