L'équipe de physiciens travaillant sur la collaboration LHCb au CERN a découvert que les quarks bottom sont plus susceptibles d'exister dans les baryons que dans les mésons à mesure que la densité de l'environnement dans lequel ils existent augmente. Dans leur article publié dans Physical Review Letters, le groupe décrit l'étude de la production de quarks b dans des collisions proton-proton.
Les quarks sont des particules subatomiques qui portent une charge fractionnaire et sont considérées comme les éléments constitutifs des hadrons. Des recherches antérieures ont suggéré qu'ils ne peuvent pas exister seuls; la théorie suggère qu'ils coexistent plutôt en paires dans les mésons ou en triplets dans les baryons. Dans cette nouvelle étude, l'équipe suisse a découvert que les quarks bottom sont plus susceptibles d'exister dans les baryons que dans les mésons à mesure que la densité des particules augmente.
Les quarks bottom sont des quarks lourds avec une charge de –1/3e; ils passent également à des quarks de masse inférieure à un rythme relativement lent et sont le deuxième quark le plus massif inclus dans le modèle standard qui sous-tend la physique des particules. Peut-être plus particulièrement, on pense qu'ils sont un produit de désintégration du boson de Higgs.
Dans leurs travaux au Large Hadron Collider, les chercheurs ont étudié les données de plusieurs années de collision de protons, qui comprenaient les caractéristiques des particules libérées. Plus précisément, ils étudiaient les taux de production de B 0 mésons et A 0 b baryons avec un seul quark bottom et mesurant les changements survenus dans leurs taux de production après des collisions.
Ils ont constaté que le A 0 b les baryons ont augmenté par rapport au B 0 mésons sur deux événements :augmentation des particules de charge ou diminution de l'impulsion transversale. Les tendances qu'ils ont trouvées suggèrent que le degré de densité avait un impact sur la probabilité de l'existence de quarks bottom à proximité.
Plus précisément, plus il était dense, plus il était probable que les quarks bottom se trouvent parmi les baryons plutôt que parmi les mésons, ce qui représente une preuve supplémentaire de la coalescence, par laquelle les quarks se combinent lorsqu'ils sont brisés de certaines manières. Cette découverte, notent-ils, va à l'encontre des théories qui suggèrent que la consolidation des quarks est indépendante de l'environnement.
Plus d'informations : R. Aaij et al, Production améliorée de baryons Λb0 dans des collisions pp à haute multiplicité à s =13 TeV, Physical Review Letters (2024). DOI : 10.1103/PhysRevLett.132.081901
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