Outre les baryons (particules de matière composées de trois quarks) et les mésons (deux quarks), il existe également des particules composées de cinq quarks.
La physique des particules possède une riche galerie de particules :des protons, neutrons et électrons bien connus aux muons et positrons moins connus, en passant par les kaons, les gluons et – last but not least – les bosons de Higgs. Comme d'habitude, les particules de matière sont divisées en hadrons et en leptons. La première catégorie comprend les particules composées de quarks. La seconde implique des particules telles que les électrons et les positrons.
Les hadrons sont à leur tour constitués de deux sous-catégories :les baryons et les mésons. Le premier est composé de trois quarks (et a un spin demi-entier), le second de deux quarks (un spin entier).
Mais lorsque la chromodynamique quantique a été développée il y a cinquante ans - la théorie qui décrit les fortes forces nucléaires qui, entre autres choses, maintiennent les particules ensemble dans un noyau atomique - la possibilité était encore ouverte que des particules puissent également exister composées de pas moins de cinq quarks. Ces particules ne "vivraient" que très peu de temps et se désintégreraient immédiatement - en hadrons connus.
Il y a quatre ans, des traces de ce "pentaquark" ont été trouvées pour la première fois dans les données de l'accélérateur de particules du Cern à Genève. La preuve de l'existence de ce superhadron avait été apportée, mais l'équipe internationale de physiciens n'a pas pu extraire plus d'informations des données.
Cela est maintenant résolu, car les collisions de particules de ces dernières années ont fourni suffisamment de nouvelles données pour comprendre la structure du pentaquark. Et devinez quoi :la particule n'est pas constituée uniquement de cinq quarks collectés au hasard (de n'importe quel type), mais de deux "poches" :une avec trois et une avec deux quarks - disons un baryon et un méson. .
Le rôle exact du pentaquark dans la structure de la matière n'est pas vraiment clair. Mais ce rôle est peut-être limité :après tout, la particule se désintègre presque immédiatement après sa formation. Et ce dernier n'arrive pas souvent, à en juger par les énormes énergies dont le Cern a eu besoin pour le produire.
