Il y a eu une évolution remarquable dans le débat sur la structure la plus fondamentale de la matière, qui dure depuis près de 50 ans dans le monde scientifique. Une nouvelle étude publiée dans la revue Science a souligné que le mécanisme expliquant l’identité et la stabilité des protons pourrait être différent de l’approche traditionnelle acceptée jusqu’à présent.
Les protons, l’un des éléments de base de la matière stable dans l’univers, sont décrits depuis de nombreuses années en termes de trois « quarks de valence » en leur sein. Cependant, de nouvelles découvertes ont montré que la structure qui détermine l’identité fondamentale du proton pourrait être liée à la connexion des gluons, considérée comme une forme en « Y », qui les relie plutôt qu’aux quarks eux-mêmes.
UNE THÉORIE VIEILLE DE 50 ANS TESTÉE DANS UN collisionneur de particules
La recherche a été menée par la collaboration STAR, basée au Brookhaven National Laboratory à New York. Les scientifiques ont examiné les données obtenues lors de collisions subatomiques effectuées au collisionneur d’ions lourds relativistes.
Au cours des expériences, les noyaux des atomes de ruthénium, de zirconium et d’or sont entrés en collision à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. En examinant la distribution et le mouvement des particules résultantes, le comportement des quarks porteurs de charges électriques et des structures de gluons non chargés lors de la collision a été comparé.
Les résultats obtenus ont montré que les quarks chargés électriquement étaient plus affectés et ralentis dans l’environnement dense, tandis que la structure de gluons non chargés reliant les quarks pouvait se déplacer plus facilement.
Les chercheurs ont également étudié les interactions entre photons et noyaux d’or. Il a été déterminé que les données obtenues à la suite des mesures étaient plus compatibles avec la théorie de la « jonction baryonique » avancée dans les années 1970, plutôt qu’avec les modèles traditionnels axés uniquement sur les quarks.
CELA PEUT AIDER À EXPLIQUER LA DIFFÉRENCE ENTRE MATIÈRE ET ANTIMATIÈRE
Selon les scientifiques, ces résultats constituent une étape importante dans la compréhension de la manière dont la forte force nucléaire qui maintient ensemble les particules subatomiques organise la matière stable.
Les experts soulignent que les données obtenues ne signifient pas que la jonction baryonique a été observée directement, mais qu’elles fournissent à ce jour l’une des preuves expérimentales les plus solides à l’appui de la théorie en question.
Une meilleure compréhension de ce mécanisme pourrait également fournir de nouveaux indices sur la question de savoir quel type de déséquilibre s’est produit entre la matière et l’antimatière au début de l’univers. L’origine de ce déséquilibre, qui permet aujourd’hui l’existence des étoiles, des planètes et des êtres vivants, reste l’une des plus grandes questions de la physique moderne.
Les chercheurs visent à examiner plus en détail ce mécanisme dans la structure de base des protons et à tester directement la théorie avec des expériences qui seront menées au collisionneur électron-ion de nouvelle génération, en cours de construction.
