C’est ce qu’on appelle un départ sur les chapeaux de roue ; alors qu’il vient tout juste de repasser aux choses sérieuses, le Large Hadron Collider (LHC), l’accélérateur du CERN s’est déjà illustré avec la découverte de trois nouvelles particules exotiques.
En effet, cet engin sort d’une longue période de latence qui avait commencé à la fin de sa seconde série d’expériences, en 2018. Depuis, les ingénieurs travaillaient d’arrache-pied afin de le préparer pour sa troisième ronde. Ils ont considérablement amélioré les instruments et capteurs.
Mais surtout, ils lui ont offert un grain de puissance considérable ; alors qu’il s’agissait déjà de l’accélérateur de particules le plus puissant du monde, il peut désormais générer des collisions à une énergie phénoménale de 13,6 TeV, et avec une précision encore jamais vue sur une machine de ce type. De quoi faire saliver tous les physiciens du CERN.
Techniquement, l’engin s’était déjà réveillé en avril dernier. Mais pas question de repartir à plein régime dès le saut du lit. Les ingénieurs ont commencé par procéder à de nombreux tests sur leur accélérateur encore groggy ; la machine a finalement été poussée jusqu’à sa vitesse de croisière hier, juste à temps pour le 10e anniversaire de la découverte du Boson de Higgs (voir notre article).
Deux nouveaux tetraquark et un pentaquark “étrange”
Le LHC est désormais parti pour quatre ans qui promettent de révolutionner la physique fondamentale et le modèle standard. Et il ne s’est pas fait prier ! Quelques heures à peine après la reprise des opérations et dix ans après la découverte de l’illustre Boson de Higgs, les chercheurs ont déjà repéré trois nouvelles particules subatomiques encore jamais documentées.
Il s’agit de deux nouveaux tetraquarks et d’un pentaquark tout neuf. Ces noms sont dérivés du terme « quark », qui désigne une particule élémentaire de la matière observable. Ce sont ces quarks qui constituent les hadrons. Ces derniers comprennent notamment les protons et les neutrons qui sont eux-mêmes les constituants des atomes.
Ici, comme leurs noms l’indiquent, ces particules ont respectivement quatre et cinq quarks, soit plus que les protons et neutrons qui n’en ont que trois. Ce sont donc des particules que les chercheurs qualifient d’exotiques. Le pentaquark fait même figure d’exception dans la collection du CERN.
Les quarks sont répartis entre six “saveurs“, une caractéristique qui permet de distinguer différentes familles de particules. Les physiciens ont donné des noms assez particuliers à ces saveurs, à savoir haut, bas, étrange, charme, beauté, et vérité. En l’occurrence, le fameux pentaquark tout juste découvert au LHC est le tout premier à présenter un quark étrange.
Le “zoo de particules 2.0“
Pour autant, ce ne sont pas des découvertes aussi révolutionnaires que celle du boson de Higgs. Il ne s’agit d’ailleurs pas des premières particules exotiques à être produites par le LHC. Loin de là. Mais cela reste « un moment magique » pour les troupes du CERN, dixit Fabiola Guianotti, directrice générale de l’institution, car cela laisse présager d’un véritable déluge de données scientifiques de premier plan.
Et il ne s’agit pas d’une exagération. Dans leur communiqué, les chercheurs expliquent qu’ils s’attendent à récupérer autant de données pendant cette troisième ronde de quatre ans que pendant les 13 premières années d’exploitation !
« Nous assistons à une période de découverte similaire à celle des années 50, quand nous avons découvert un “zoo de particules” qui ont fini par nous mener vers le modèle des hadrons et des quarks dans les années 60 », explique Niels Tuning, coordinateur du LHC. « Nous sommes en train de créer le zoo de particules 2.0 », s’enthousiasme-t-il.
Et avec un peu de chance, c’est dans ce zoo 2.0 que se cacheront les réponses à certaines questions brûlantes qui torturent les physiciens depuis des décennies. En tout cas, ce qui est sûr, c’est que les spécialistes vont avoir du pain sur la planche pendant les quatre années à venir !
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La quantité de données promet d’être plus qu’énorme.
La gestion durera de longues années, avant la publication de découvertes.