Atlas : toujours pas de quark à 1260 gigaelectronvolts

Des chercheurs ont utilisé la célèbre équation d’Einstein, E=mc2, et le grand collisionneur de hadrons pour recréer une version miniature du phénomène à l’origine de notre Univers.

Les premières découvertes qu’ont permis leurs travaux ont été publiées dans le journal Physical Review Letters. Le professeur Andreas Warburton, du Département de physique de McGill, a contribué de façon prépondérante à l’analyse des données provenant de l’expérience, connue sous le nom « ATLAS ».

Les chercheurs du monde entier tentent de découvrir de nouvelles particules exotiques dont les calculs théoriques suggèrent l’existence.

« Il est intéressant de comprendre si de nouvelles sortes de matières existent ou non, parce que cela donnerait des indices sur la manière dont fonctionne fondamentalement l’Univers », a déclaré Pr. A. Warburton. « Le modèle standard de la physique des particules est une structure théorique utile, mais on sait qu’il comporte des failles et qu’il est incomplet. Nous cherchons de nouvelles particules qui se trouvent à l’extérieur de cette structure, et nous cherchons par ailleurs à prouver la non-existence de ces particules hypothétiques. » Les travaux publiés cette semaine se situent dans cette dernière catégorie et portent sur la détermination de la masse d’une particule théorique connue sous le nom de quark excité. Un état "excité" ne peut survenir que lorsqu’il y a un changement dans la façon dont les particules – plus petites – sont liées ensemble.

Des expériences menées au Tevatron du Fermilab à Batavia dans l’Illinois, ont déjà été réalisées sur les quarks excités, et ont exclu leur existence à des masses allant jusqu’à 870 gigaelectronvolts (GeV). Le détecteur ATLAS du LHC a prolongé ce créneau de plus de 40 %, en excluant toujours l’existence de quarks excités jusqu’à 1260 GeV.

Grâce au LHC à haute énergie, ATLAS a réussi l’analyse des données en moins de quatre mois, contre quatre années pour son rival, le Tevatron. "Evidemment, nous sommes tous très excités car nous avons construit cette machine pour entrer à un certain niveau d’énergie" a précisé Tom LeCompte, un chercheur collaborant au projet ATLAS.

Le professeur Warburton a établi l’analogie suivante : « En explorant la frontière subatomique des hautes énergies, c’est comme si l’on retournait des pierres sur le bord de la mer et que l’on cherchait de nouvelles surprises intéressantes sous celles-ci. À l’heure actuelle, nous cherchons sous des pierres qui, avant l’été dernier, étaient trop lourdes pour qu’on puisse les soulever. Ce que nous observons ou non sous ces pierres contribue à brosser un nouveau portrait de la manière dont fonctionne l’Univers et nous révèle sous lesquelles nous devrions ensuite poursuivre nos recherches. »

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