Une particule subatomique rare (semblable à un proton) découverte au cœur du plus grand accélérateur du CERN
Une particule très rare découverte au CERN : elle s'appelle Xi-cc-plus et aide à comprendre comment la matière reste ensemble
La matière paraît stable, compacte, presque évidente. Tables, corps, air : tout apparaît solide, continu, fiable. Puis on descend sous la surface, dans le niveau invisible des particules, et cet équilibre commence à montrer toute sa fragilité. C'est là que le CERN à Genève a identifié une nouvelle particule subatomique appelée Xi-cc-plus, un objet minuscule et très rare qui ajoute un élément important à la compréhension du fonctionnement réel de la matière.
La découverte vient du Large Hadron Collider, le plus grand accélérateur de particules existant. Ici, des protons lancés à très grande vitesse entrent en collision les uns avec les autres, générant une pluie de fragments. Parmi ces fragments, pendant un temps infinitésimal, le Xi-cc-plus est également apparu.
À l'intérieur de l'accélérateur géant du CERN
Le Large Hadron Collider est un anneau souterrain de 27 kilomètres de long, construit pour étudier la structure la plus profonde de la matière. Lorsque des particules entrent en collision à des énergies très élevées, l’énergie est transformée en nouvelle matière, comme cela s’est produit immédiatement après le Big Bang. Dans ces conditions, des particules instables émergent, n’existant qu’une fraction de seconde puis disparaissant.
Le Xi-cc-plus a été observé juste comme ça, dans les débris de collision. Les chercheurs ne le voient pas directement, mais reconstituent sa présence en analysant ce qu'il laisse derrière lui lors de sa désintégration. C'est un travail d'une extrême précision, fait de traces, de signaux et de reconstructions.
Cette découverte a été rendue possible grâce à LHCb, l'une des expériences du CERN, récemment mise à jour pour améliorer la capacité d'analyse d'énormes quantités de données. Grâce à cette mise à jour, la particule a été clairement identifiée.
Le Xi-cc-plus est similaire à un proton, mais contient des composants plus lourds
Pour comprendre ce qui fait la particularité de cette particule, on peut partir d’un élément connu : le proton. C’est l’un des éléments fondamentaux des atomes et il est composé de trois particules encore plus petites appelées quarks : deux « up » et une « down ».
Le Xi-cc-plus conserve cette structure à trois quarks, mais modifie deux composants fondamentaux. Au lieu des quarks « up », il contient deux quarks charmés, beaucoup plus lourds. Cela le rend environ quatre fois plus massif qu’un proton.
Son existence dure très peu, moins d'un millionième de millionième de seconde. Immédiatement après, il se transforme en particules plus légères. Malgré cette durée de vie extrêmement courte, le Xi-cc-plus est très important car il permet aux scientifiques de mieux étudier la force nucléaire forte, celle qui maintient les quarks ensemble et, par conséquent, rend possible l'existence même des atomes.
Cette découverte complète également un tableau commencé en 2017, lorsqu'une particule très similaire, la Xi-cc-plus-plus, avait été observée. La nouvelle particule avait été prédite par la théorie, mais il manquait encore une confirmation expérimentale. Cette prédiction s’est désormais confirmée.
Chaque nouvelle particule observée au CERN ne change pas immédiatement la vie quotidienne, mais elle rend plus clair le fonctionnement du monde à un niveau plus profond. Et lorsque nous comprenons mieux ce qui maintient la matière ensemble, la capacité d’expliquer des phénomènes qui, jusqu’à récemment, n’étaient que des hypothèses, s’accroît également.
Source : CERN
