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Le Monde selon la PHYSIQUE ( w45-46) 3ème partie :"SAINT THOMAS veut toucher et voir!

Publié le 27 novembre 2014 par 000111aaa

 Encore une traduction pour cette semaine! 

Le Monde selon la  PHYSIQUE  ( w45-46) 3ème partie  :

LHCb bags two new baryonic strange-beauty particles

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CERN experiment excels at measuring mass

Deux nouvelles particules ont été découvertes par les physiciens au Grand collisionneur de hadrons (LHC) en passant au crible les données acquises en 2011-2012. Les particules, appelées Ξb'- et Ξb * - sont des états excités de la particule Ξb0-, qui a été signalée  pour la première fois  en 2007, et elles  ont des demi-vies qui sont des  minuscules fractions de seconde. Les découvertes ont été faites par des physiciens travaillant sur le détecteur LHCb et fournissent une preuve supplémentaire de la capacité de cette expérience  à effectuer des mesures très précises des  masses des particules.

Le baryon Ξb- comprend trois quarks - le quark bas de la génération des quarks légers, le quark étrange de la génération intermédiaire et le  beauté  quark de la génération  la  plus lourde. Grâce à la grande masse du quark  beauté, ce baryon est plus de six fois plus massif  que le proton. Dans  son état fondamental de baryon son nombre  quantique de spin est égal à zéro, mais deux états excités métastables de spin quantique égal à  1 sont également théoriquement possibles.  Celui d 'état d’énergie inférieure - et donc le  plus léger - , le Ξb'-, se produit lorsque les spins de quark  bas  et les spins du quark étrange  sont dans des directions opposées ; alors que dans l'état d'énergie  le plus élevée, l'Ξb * -, les spins de tous les trois quarks sont alignés.

Ces deux baryons métastables sont prédits par la chromodynamique quantique (QCD)pour retomber sur l'état fondamental . Le Ξb * - devrait se dégrader très rapidement en émettant une paire quark-antiquark liée appelée méson π (ou pion). Les prédictions de la désintégration de Ξb'- ont été plus difficiles à calculer, car  quelques physiciens concluaient que la particule a suffisamment d'énergie à se dégrader de la même manière. D'autres, cependant, soutenaient  qu'il n'a pas assez d'énergie pour se désintégrer via émission d’un  pion et  qui ensuite  se désintègre en émettant un photon.

Actuellement , la collaboration LHCb a résolu ce débat en regardant les événements dans lesquels à la fois un baryon Ξb0- et un pion avaient apparemment été produits à partir du même point dans le détecteur et en même temps. C’était t un défi parce que la particule  Ξb0- se désintègre rapidement par l'interaction faible, et les particules qui apparaissent alors  réellement dans les détecteurs sont ses produits de désintégration.

En calculant l'énergie cinétique totale du  baryon Ξb0- et  du pion, les chercheurs ont trouvé claireement deux pics dans le spectre - un pic aigu à environ 3,7 MeV et un pic large à environ 24 MeV. Aprés conversion de ces énergies en  masses en utilisant la  fameuse équation E = mc2 d'Einstein, les chercheurs ont calculé quelle valeur  de masse avait été convertie en énergie lors de chaque désintégration. Par ajout de cette masse aux  masses connues du pion et du baryon Ξb0- ils ont révélé les masses des particules qui avaient dégradées  pour créer le Ξb0-. Le pic aigu à 3,7 MeV a confirmé que le Ξb'- avait  juste assez d'énergie pour se désintégrer via émissions  de  pion, tandis  que le pic de 24 MeV est en bon accord avec les prédictions de la  QCD pour  la décroissance   du    Ξb * 0.

"  La Nature a été sympa   et nous a donné deux particules pour le prix d'un», dit Matthew Charles de l'Université Paris VI ,physicien au  LHCb. "Le Ξb'- est très proche  en  masse  de la somme de ses produits de désintégration: si il  avait été juste un peu plus léger, nous ne l aurions pas vu du tout en utilisant la signature de décroissance que nous cherchions."

Par mesure des largeurs des pics, les chercheurs ont estimé la durée de vie des particules. Le pic à 24 MeV, résultant de la désintégration du baryon Ξb * -, était beaucoup plus large que la résolution du détecteur. L’étendue  des valeurs des particules énergétiques mesurées représente donc la limite quantique fondamentale imposée par le principe d'incertitude de Heisenberg sur la précision avec laquelle on peut déterminer l'incertitude d'une particule qui existe pour une très petite quantité de  temps, et suggère que la particule a une demi-vie d'environ 4 × 10-23 s. La largeur du pic étroit provoquée par la décroissance Ξb'-, cependant, était  elle comparable à la résolution du détecteur. Les chercheurs peuvent, par conséquent, mesurer une largeur minimale pour le pic, et ainsi calculer un temps de l'existence minimum de 8 × 10-21 s. «Nous savons que [la particule] a un temps de vie  de plus longue durée», explique le physicien des particules et porte-parole LHCb Guy Wilkinson, "même si ce resultat  est toujours de  très, très courte durée en valeur  absolue."

Jonathan Rosner, un physicien des particules à l'Université de Chicago, qui ne était pas impliqué dans le présent ouvrage, avait  aidé à  prédire les masses des états excités Ξb- en 2009, concluant que la Ξb'- serait trop léger pour subir une désintégration avec  pions. Il est surpris de voir ce pic et extrêmement impressionné  par  sa détection. «Ce qui m’impressionne -  ce ne est pas seulement ce résultat - c’est toute une série de résultats de l'expérience LHCb," dit-il, " c’ est  délicieux de savoir à quel point cet instrument  tel  qu'il est, a une  incroyablement bonne résolution de masse ."

La recherche est décrite sur arXiv.À propos de l'auteurTim Wogan is a science writer

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Mon commentaire : je suis allé cherché sur ARXIV  la photo de ces spectres si complimentés  par  ROSNER ; et j ai remarqué qu’il y avait une erreur dans le texte de  WOGAN :la charge des particules est-1  et les spins ne sont pas de valeur 0 ou 1 mais ½ et 3/2 !!!! c est des quarks que diable!

Ainsi vous serez chers lecteurs comme SAINT THOMAS   et vous pourrez vous extasier sur la précision de cet outil et de ces spectres !

Capture.PNG lhcb2.PNG

 A suivre


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