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On en a moins parlé que de Pluton. La physique des particules aurait-elle moins bonne presse que l'astrophysique? Mardi 14 juillet, jour de fête française hexagonale, le CERN a annoncé la découverte, via son grand collisionneur de hadrons (LHC), de pentaquarks, qui pourraient ressembler à ce qu'illustre le cliché ci-dessus. En d'autres termes, d'une nouvelle catégorie de particules dont on supputait l'existence sans en avoir jamais observé. C'est en 1964 que le futur prix Nobel Murray Gell-Mann avait instauré une distinction entre deux sortes de particules, les baryons et les mésons, et formulé la théorie des quarks. Les baryons (ou hadrons fermioniques), qui comprennent les protons et les neutrons, sont formés de trois quarks. Quant aux mésons (ou hadrons bosoniques), ils sont constitués de paires quark/antiquark. Tous sont des constituants des atomes et de notre matière, mais est-il besoin de le préciser?
Donc si les quarks se combinent entre eux pour former des particules, la théorie suggère également l'existence d'autres états composites. Et notamment celle des pentaquarks (le préfixe penta, du grec, signifie 5), qui sont formés de quatre quarks et d'un antiquark. Sauf que jusque là, aucun pentaquark n'avait jamais été observé. Pour en découvrir un, les physiciens du LHC ont examiné la désintégration d'un baryon en trois autres particules. L'étude des spectres de leurs masses a ainsi révélé des états intermédiaires, dont l'un formé de cinq quarks. Bingo! Après la découverte du boson de Higgs en 2012, le CERN continue à faire des avancées spectaculaires. Le LHC arrivera-t-il bientôt à percer le secret de la matière noire? J'espère y revenir.
PS: Pour ne pas trop égarer le lecteur avec des notions de physique quantique souvent complexes, j'ai simplifié au maximum ce billet, en espérant que le sens en reste lisible.