Le Prof. Marek Karliner, spécialiste de physique des particules élémentaires de l’Ecole de Physique et d’Astronomie de l’Université de Tel Aviv a prédit avec précision il y a trois ans, avec un collègue des États-Unis, la masse d’une particule subatomique qui vient d’être observée pour la première fois il y a deux semaines dans l’accélérateur de particules géant du CERN, près de Genève. Cette mesure permettra d’approfondir considérablement la compréhension de la force qui maintient les atomes ensemble.
Fin juillet , les scientifiques du CERN, le Conseil européen pour la recherche nucléaire, ont annoncé la découverte expérimentale d’une particule, surnommée Xi-cc ++. La masse de cette particule, mesurée par les chercheurs au cours de l’expérimentation, s’est avérée identique à 99,8% à celle prédite voilà trois ans par le Prof. Karliner, expert en physique théorique de l’Université de Tel-Aviv. La nouvelle particule a été présentée en détails lors du Congrès de la Société européenne de physique sur la physique des hautes énergies, qui s’est déroulé à Venise du 5 au 12 juillet.
La force forte du noyau atomique
Elle mettra en lumière la nature des forces qui retiennent ensemble les quarks. Des particules élémentaires qui constituent les protons et les neutrons, eux-mêmes éléments de base des noyaux atomiques..
« La quasi-totalité de la matière de l’univers qui nous entoure est composé de neutrons et de protons, qui constituent le centre des atomes », explique le Prof. Karliner. « Ceux-ci se composent de parties plus petites, appelées quarks. Les quarks peuvent être légers ou lourds, et il en existe six sortes différentes, qui se combinent entre elles de diverses manières pour créer d’autres types de particules ».
La force agissante qui maintient ces quarks ensemble est appelée « force forte ». C’est l’une des quatre forces fondamentales de la nature, avec la force électromagnétique, la force faible responsable de la radioactivité et la force de gravité. « La force forte permet la cohésion des noyaux atomiques », explique le Prof. Karliner. « Sa puissance est 1038 fois plus grande que celle de la force de gravité. Mais elle ne peut s’exercer que dans le périmètre du noyau atomique ».La prévision la plus précise
Dans un article écrit en 2014, en collaboration avec le Prof. Jonathan Rosner de l’Université de Chicago, lui-même ancien post-doctorant du Prof. Yuval Neeman à l’Université de Tel- Aviv, le Prof. Karliner a calculé toutes les combinaisons possibles de deux quarks lourds et un léger.
« Dans notre article, nous avions prévu la masse de la particule et certaines de ses autres caractéristiques. Ces dernières n’ont pas encore été mesurées. La masse qui a été effectivement mesurée par les scientifiques du CERN est de 3621 plus ou moins 1, dans des unités de mesure appelées MeV. Nos prévisions d’il y a trois ans était de 3627 plus ou moins 12.
Notre erreur de prédiction est donc inférieure à 0,2% par rapport à ce qui a été réellement découvert. Beaucoup de chercheurs avant nous avaient essayé de prédire cette masse en utilisant différentes méthodes de calcul. Il s’avère que nos prévisions étaient les plus précises. La nouvelle particule est presque 4 fois plus lourde que le proton, et sa charge électrique est le double de la sienne « .
« J’ai hâte de savoir si nos prévisions s’avéreront exactes »
Selon les chercheurs, la mesure de la particule ++ Xi-cc va permettre d’approfondir considérablement la compréhension de la force qui relie les quarks entre eux et assure la cohésion de l’atome. L’équipe de recherche du CERN va à présent mesurer d’autres caractéristiques de cette particule, et s’efforcer d’en trouver d’autres contenant deux quarks lourds.
» Le premier élément de mesure que j’attends avec impatience est celui de la moitié de la vie de la particule, à savoir le temps qu’il lui faut pour se désintégrer en particule plus légère. Cette donnée a également été calculée dans nos recherches, et j’ai hâte de savoir si nos prévisions s’avéreront exactes dans ce cas également » conclut le Prof. Karliner.
Cet article a été publié sur Siliconwadi.fr sous le titre: « Particule subatomique: les précisions vérifiées d’un physicien israélien«
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