Découverte de deux nouvelles structures subatomiques au Jefferson Lab
Des physiciens ont récemment identifié des preuves de deux structures inattendues qui pourraient apporter un éclairage sur le paysage complexe des particules subatomiques. Cette découverte a été réalisée par des chercheurs du Thomas Jefferson National Accelerator Facility, un laboratoire du Département de l’Énergie des États-Unis.
Les signaux observés pourraient aider à mieux comprendre un groupe d’objets connu sous le nom d’états XYZ, qui ne s’intègrent pas aisément dans le modèle conventionnel des particules composées de quarks, les éléments fondamentaux de la matière. Pour la première fois, les chercheurs du Jefferson Lab ont détecté deux signaux générés lors de l’interaction d’un faisceau de photons haute énergie avec une cible de protons.
Les résultats proviennent de la collaboration Gluonic Excitations (GlueX) dans la salle expérimentale D du Jefferson Lab et ont été récemment publiés dans la revue Physical Review Letters. Ces découvertes pourraient permettre aux scientifiques de mieux appréhender comment l’une des forces fondamentales de la nature contribue à la formation de la matière.
Malte Albrecht, scientifique au Jefferson Lab, a déclaré : « Nous sommes partis à la recherche d’un candidat XYZ confirmé avec un faisceau de photons, mais nous avons trouvé deux autres structures. C’est une nouvelle information. »
Depuis les années 1950, les expériences de collision à haute énergie ont révélé de nombreux particules subatomiques appelées hadrons, qui sont des particules composites contenant deux quarks ou plus, maintenus ensemble par la force nucléaire forte. Les hadrons comprennent des particules bien connues comme les protons et les neutrons.
En 2006, des chercheurs travaillant sur l’expérience BaBar au SLAC National Accelerator Laboratory ont signalé un état de strangeonium avec une masse d’environ 2,16 milliards d’électronvolts (2,16 GeV), désigné Y(2175). Cependant, cet état n’a pas été observé dans le cadre de l’expérience actuelle, qui a plutôt mis en évidence deux nouvelles structures, Y(2240) à environ 2,24 GeV et X(1830) à environ 1,82 GeV.
Le niveau de certitude statistique pour Y(2240) a été mesuré à environ 99,9994 %, tandis que pour X(1830, il a atteint environ 99,7 %. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles prédictions sur la nature de ces structures et à la conception d’expériences futures pour mieux les comprendre.
Cette étude pose également une limite supérieure quant à la probabilité de production de Y(2175) par photoproduction, ce qui pourra aider les physiciens dans la conception et l’interprétation de futures expériences.
Pour la collaboration GlueX, ces deux signaux inattendus pourraient marquer le début d’une exploration plus large des hadrons exotiques à l’aide de faisceaux de photons haute énergie.
Source : Physical Review Letters
