Même si les neutrons aiment s'associer aux protons pour former le noyau d'un atome, les particules ont toujours été connues pour leur réticence à se lier les unes aux autres. Mais selon une nouvelle théorie proposée, ces particules peuvent communiquer dans certaines circonstances, formant une nouvelle sorte de « non-particule », qui pourrait offrir la preuve d'un nouveau type de symétrie en physique.

Dam Thanh Son, le professeur d'université de physique à l'université de Chicago, a exposé l'argument dans une étude publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences , qu'il a co-écrit avec Hans-Werner Hammer de l'Université technique de Darmstadt en Allemagne.

La nouvelle étude a été inspirée par une idée proposée pour la première fois en 2007 par le professeur de l'Université Harvard Howard Georgi, qui a suggéré qu'il pourrait y avoir un phénomène au-delà de notre idée traditionnelle de la matière.

"Tout ce qui nous entoure est fait de particules - un point localisé dans l'espace qui peut transporter de l'énergie - mais son idée était que dans la nature, peut-être qu'il pourrait y avoir quelque chose qui transporte de l'énergie, mais est moins nette et plus floue, " a déclaré Son. " Il a appelé ce concept de manière ludique une " non particule ".

Son et Hammer voulaient essayer d'appliquer ce concept pour comprendre le comportement des particules dans les noyaux des atomes, en particulier les noyaux plus exotiques, qui clignotent dans et hors de l'existence lors d'événements violents dans l'univers, comme lorsque les étoiles explosent. "Nous ne connaissons qu'une fraction de ces noyaux exotiques, " dit Fils.

Pour étudier ces noyaux atomiques exotiques sur Terre, les scientifiques écrasent des noyaux lourds les uns contre les autres dans des accélérateurs. Ce qui sort est un nouveau noyau, et une pluie de neutrons. Son et Hammer ont observé que lorsque les neutrons s'écoulent et s'éloignent, quelques-uns qui vont dans la même direction peuvent continuer à « se parler » – même après que les autres aient cessé d'interagir. Cette communication soutenue entre les neutrons pourrait constituer un "dénoyau" flou, " avec ses propres propriétés distinctes des noyaux normaux.

Pour avoir une idée de ce flou, Fils a dit, "C'est un peu comme la différence entre être touché par une pierre, et d'être frappé par un jet d'eau." Les deux transportent de l'énergie, mais la forme est différente.

Dans leur nouvelle étude, Son et Hammer ont expliqué comment et où chercher des preuves de ces "unnuclei" dans les accélérateurs, et une explication générale du domaine de ce qu'ils appelaient de manière ludique la « physique non nucléaire ».

Cela pourrait être une manifestation, les scientifiques ont dit, d'un type de symétrie appelé symétrie conforme. Les symétries sont fondamentales pour la physique moderne; ce sont des caractéristiques communes qui subsistent même lorsqu'un système change, la plus connue étant que la vitesse de la lumière est constante dans tout l'univers.

En symétrie conforme, un espace déformé, mais tous les angles restent inchangés. Par exemple, quand on dessine une carte 2D de la Terre entière en 3D, il est impossible de conserver toutes les distances et tous les angles en même temps. Cependant, quelques cartes, comme une version commune dessinée pour la première fois par Gerardus Mercator, sont dessinés de sorte que tous les angles restent corrects, mais au prix d'une grande distorsion des distances près des pôles.

"Cette symétrie conforme n'apparaît pas dans le modèle standard de la physique, mais il figure dans la proposition "unparticule" de Georgi, et il apparaît également ici, ", a déclaré Son. La proportion d'énergie transportée par chaque particule dans le "non-noyau" reste inchangée même si la distance entre elles change.

"C'était une surprise pour moi, car exceptionnellement pour la physique nucléaire, ces résultats semblent avoir une certaine universalité, " dit Fils. C'est-à-dire, contrairement aux nombreux calculs en physique qui dépendent de la précision des moindres détails et nombres, "ces chiffres ne sont pas du tout sensibles aux détails, " il a dit.

Parce que les calculs sont si robustes même si certains détails manquent, Fils a dit que si l'argument est confirmé, les physiciens pourront peut-être utiliser ces formules pour vérifier d'autres calculs.

Lui et Hammer ont également noté que ce comportement peut se produire lorsque les atomes sont refroidis à des températures très basses, et dans des particules exotiques appelées tétraquarks, composé de deux quarks et de deux antiquarks.

"C'est intéressant de travailler sur un problème qui peut avoir des conséquences dans tant de domaines de la physique, " dit Fils.