Une étape importante de la physique des particules franchie au CERN

Pour la plupart d’entre nous, les termes de physique tels que oddéron sont — et resteront toujours — solidement ancrés dans le domaine de la science-fiction. Ce n’est toutefois pas le cas de la communauté scientifique, dont des membres déterminés ont passé près d’un demi-siècle à chercher (sans grand succès) cette particule mythique.

Aujourd’hui, une équipe de recherche composée de physiciens hongrois et suédois a découvert l’oddéron en analysant les données expérimentales du Grand collisionneur de hadrons (LHC) de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, mieux connue sous le nom de CERN, en Suisse. Soutenus par le projet MorePheno, financé par l’UE, les physiciens ont publié un article décrivant leurs découvertes dans la revue «The European Physical Journal C».

Tout a commencé en 1973, lorsque des calculs ont conduit à la théorie selon laquelle il pourrait exister une quasi-particule subatomique inconnue jusqu’alors, ce qui a déclenché une chasse internationale à l’oddéron. Comme décrit dans un article publié sur le site «SciTechDaily», un oddéron se forme «lors de collisions à haute énergie entre des protons qui, dans certains cas, ne se fragmentent pas, mais rebondissent les uns sur les autres et se dispersent». Pour démontrer l’existence de cette particule jusqu’ici mythique, les scientifiques ont utilisé des relevés détaillés de collisions à haute énergie obtenus avec le LHC, le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde.Au cours de leur recherche des oddérons, les chercheurs du CERN se sont concentrés sur les hadrons, une famille de particules subatomiques incluant les protons et les neutrons. Les hadrons sont composés d’au moins deux quarks maintenus — ou collés — ensemble par des particules élémentaires appelées gluons. Alors que les précédentes observations des collisions n’impliquaient qu’un nombre pair de gluons échangés entre les protons, la découverte d’un nombre impair — un état à trois gluons — dénoterait la présence d’un oddéron.

Les scientifiques ont effectué des analyses approfondies des collisions élastiques proton-proton (pp) et proton-antiproton (pp¯) à hautes énergies. Ils ont étudié les propriétés de mise à l’échelle des données provenant des collisionneurs ISR et Tevatron, ainsi que des ensembles de données fournis par la collaboration TOTEM dans une plage d’énergie de l’ordre du téra-électron-volt (TeV). «En remettant à l’échelle les données pp de TOTEM de √s = 7 TeV à 2,76 et 1,96 TeV, et en les comparant aux données à 1,96 TeV, nos résultats fournissent une preuve d’un échange d’oddéron de canal t à des énergies de l’ordre du TeV, avec une importance d’au moins 6,26σ», expliquent les auteurs dans l’étude. «Il s’agit d’une étape importante en physique des particules! Quelle sensation formidable de contribuer à une meilleure compréhension de la matière, les blocs de construction fondamentaux de notre monde», a déclaré dans l’article Roman Pasechnik, co-auteur de l’étude et coordinateur du projet MorePheno à l’Université de Lund, en Suède.

Le projet MorePheno (Collider Phenomenology and Event Generators) a été mené de novembre 2015 à octobre 2020. Son objectif était de conduire des recherches de première ligne qui auraient des implications directes pour les générateurs d’événements — des bibliothèques logicielles générant des événements de physique des particules à haute énergie tels que ceux produits dans les accélérateurs de particules et les expériences de collision. La conclusion de Roman Pasechnik témoigne de son succès: «Nous avons travaillé avec certains des meilleurs physiciens des particules du monde. Ils ont été stupéfaits lorsque nous avons publié nos résultats.»

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

projet MorePheno