Des physiciens découvrent une structure gluonique cachée à l’intérieur des protons, susceptible de réécrire les manuels
De nouvelles découvertes provenant du détecteur STAR au Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) remettent en question une représentation bien établie des propriétés quantiques des protons. Les résultats suggèrent que les gluons, particules agissant comme la colle reliant les quarks, pourraient jouer un rôle clé dans le transport et la conservation du nombre baryonique.
Cette preuve provient de collisions de particules à haute énergie au RHIC, un établissement de recherche en physique nucléaire du Département de l’Énergie des États-Unis (DOE), qui a fonctionné au Laboratoire National de Brookhaven de 2000 à début 2026. Selon l’étude publiée dans Science, le nombre baryonique pourrait être associé à une « jonction » en forme de Y de gluons reliant les trois quarks principaux du proton. Si cela est confirmé, cela remettrait en cause l’hypothèse de longue date selon laquelle le nombre baryonique appartient exclusivement à ces quarks.
Traditionnellement, les scientifiques ont supposé que chacun des trois quarks « valence » à l’intérieur d’un proton ou d’un neutron porte un tiers du nombre baryonique, a déclaré Zhangbu Xu, professeur à l’Université d’État de Kent et membre associé du Brookhaven Lab.
Contexte factuel
Les physiciens ont d’abord proposé la jonction baryonique, également appelée jonction gluonique, dans les années 1970 pour décrire comment les gluons relient les quarks valence à l’intérieur d’un proton. En 1996, Dmitri Kharzeev, physicien théorique à l’Université de Stony Brook et au Brookhaven Lab, a suggéré que cette jonction pourrait avoir un rôle encore plus fondamental. Plutôt que les quarks valence portant le nombre baryonique, la jonction elle-même pourrait en être responsable.
La collaboration STAR a développé une méthode pour tester cette possibilité en utilisant plusieurs types de collisions produites au RHIC. Xu a ajouté que les résultats suggèrent que le nombre baryonique n’est pas simplement porté par des quarks individuels, mais est plutôt transporté par des gluons dans une configuration spécifique.
Données ou statistiques
La conservation du nombre baryonique signifie que le nombre total de baryons, des particules à trois quarks telles que les protons et les neutrons, doit rester constant avant et après la collision. Nicole Lewis, physicienne au STAR à l’Université Rice, a souligné que depuis le Big Bang, le nombre total de protons et de neutrons n’a jamais changé au cours du temps. Ce phénomène, lié à la question de la prévalence de la matière sur l’antimatière, reste une énigme de l’univers.
Conséquence directe
Les résultats suggèrent que l’une des propriétés quantiques fondamentales du proton pourrait ne pas résider uniquement dans ses trois quarks valence. Au lieu de cela, la structure gluonique reliant ces quarks pourrait être centrale pour le transport du nombre baryonique lors de collisions énergétiques. Cette nouvelle compréhension pourrait redéfinir notre perception de la structure de la matière.
Source : Science
