Outre les baryons (particules de matière formées de trois quarks) et les mésons (composés de deux quarks), existent des particules exotiques associées à cinq quarks.
La physique des particules offre une galerie riche et variée : des protons, neutrons et électrons familiers aux muons, positrons, kaons, gluons et bosons de Higgs. Les particules de matière se divisent en hadrons (composés de quarks) et leptons (comme les électrons et positrons).
Les hadrons se répartissent en deux sous-catégories principales : les baryons, formés de trois quarks (spin demi-entier), et les mésons, composés de deux quarks (spin entier).
Il y a cinquante ans, la chromodynamique quantique (QCD), théorie décrivant les forces fortes nucléaires qui lient les quarks dans les noyaux atomiques, ouvrait la porte à l'existence de particules composées de cinq quarks. Ces pentaquarks, instables, se désintègrent rapidement en hadrons conventionnels.
Il y a quatre ans, le CERN à Genève a détecté pour la première fois des indices de pentaquarks dans ses données d'accélérateur. L'existence était confirmée, mais la structure précise restait inconnue.
Aujourd'hui, de nouvelles collisions proton-proton ont fourni assez de données pour révéler la structure : le pentaquark se compose de deux sous-structures distinctes, une avec trois quarks (baryon) et une avec deux quarks (mésons), formant un superhadron moléculaire.
Le rôle du pentaquark dans la matière reste à élucider, mais sa courte durée de vie et sa rare production suggèrent une importance limitée dans les conditions naturelles.
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