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Structure atomique d’un atome d’hélium : 2 protons et 2 neutrons dans son noyau, avec 2 électrons orbitant autour. Chaque proton et neutron contient 3 quarks : un neutron a 1 quark up et 2 quarks down tandis que c’est l’inverse pour le proton

Hadrons : la combinaison gagnante

58 min
À retrouver dans l'émission

Que savons-nous sur les hadrons ? De quoi sont-ils constitués ? Quels sont les enjeux des récentes découvertes d’hadrons exotiques ? Pourquoi la recherche de ces tétraquarks et pentaquarks est-elle devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale ?

Structure atomique d’un atome d’hélium : 2 protons et 2 neutrons dans son noyau, avec 2 électrons orbitant autour. Chaque proton et neutron contient 3 quarks : un neutron a 1 quark up et 2 quarks down tandis que c’est l’inverse pour le proton
Structure atomique d’un atome d’hélium : 2 protons et 2 neutrons dans son noyau, avec 2 électrons orbitant autour. Chaque proton et neutron contient 3 quarks : un neutron a 1 quark up et 2 quarks down tandis que c’est l’inverse pour le proton Crédits : RICHARD KAIL - Getty

Tout en bas de l’échelle de la matière, il y a les quarks. Lorsqu’ils s’assemblent par trois, ça donne les hadrons : protons ou neutrons, qui composent les noyaux atomiques. Lorsqu’ils s’assemblent par deux, ça donne les mésons : des particules virtuelles à la durée de vie très très courte. Etant entendu qu’il y a à notre connaissance 6 quarks, cela donne déjà un certain nombre de combinaisons possibles. Ajoutez à cela la recherche fondamentale, qui cherche à obtenir de nouvelles combinaisons, avec quatre, voire cinq quarks. Bienvenue dans le champ des hadrons exotiques, de ces états limites et éphémères de la matière qu’explore la physique des particules.

Hadrons : la combinaison gagnante. C’est le programme exotique qui est le nôtre pour l'heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour tout comprendre à ces assemblages de particules élémentaires, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Marie-Hélène Schune, directrice de recherche CNRS au laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot Curie à Orsay, médaille d’argent CNRS 2019 participez à l’expérience LHCb au CERN et Ursula Bassler, directrice de recherche à l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS, et présidente du conseil du CERN. 

Le 2 mars dernier, nous vous en avions parlé dans  le Journal des sciences, une pré-publication suite à une expérience faite au LHCb, le Grand Collisionneurs de Hadrons b faisait état de la découverte de 4 hadrons exotiques nouveaux, des tétraquarks, puisqu’il s’agissait en l’occurrence d’assemblage de 4 quarks différents pour chacun des hadrons.

Retour en arrière : un hadron, c’est la famille qui inclut les protons et les neutrons, soit les composants du noyau atomique et chaque hadron est formé d’un assemblage de trois quarks. Nous connaissons également toute une zoologie de mésons, soit des particules qui contiennent 2 quarks, mais au-delà de 3, si la théorie rend ces hadrons « lourds » ou « exotiques » possibles, ils n’existent en général que quelques fractions de secondes avant de se désintégrer.

D’où les expériences menées notamment au LHCb pour tâcher de compléter le tableau des particules élémentaires. Un peu au même titre que l’on complète le tableau périodique des éléments avec des noyaux lourds, si ce n’est que là, c’est avec des quarks.

Le reportage du jour

Rencontre avec Imad Laktineh, professeur à l’université Claude Bernard et membre de l’Institut de Physique des deux Infinis de Lyon. Son équipe met au point un prototype de calorimètre hadronique à grande granularité, nommé SDHCAL, qui sera proposé aux futurs projets d’accélérateurs de particules, dont l’ILC (International Linear Collider) au Japon. Par Eléonore Pérès.

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7 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage

Les bases documentaires

Retrouvez le thread de cette émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique. 

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Les références musicales

Le titre du jour : "Pendant que les champs brûlent" par Blaubird

Le générique de début : "Music to watch space girls by" par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm

Chroniques

16H02
3 min

Le Journal des sciences

La découverte d’un nouveau type de lymphocytes T
Intervenants
  • Présidente du Conseil du CERN
  • Directrice de recherche CNRS au Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot Curie (IJCLab) à Orsay. Elle est impliquée dans l’expérience Large Hadron Collider beauty (LHCb) au CERN. Médaille d’argent du CNRS 2019.
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