Pouvons-nous comprendre les excitations de particules que permet la force forte?
Le modèle le plus complet et le plus accepté de la physique des particules est le Modèle standard. Il définit 12 particules de matière dont les interactions sont gouvernées par quatre particules de force. Selon cette théorie, la force forte (véhiculée par le gluon) «colle» les quarks ensemble pour constituer les protons et les neutrons (des particules bien connues) ainsi que des particules exotiques comme les mésons. Elle est responsable de la plupart de la masse de l'univers, résultant de l'énergie des particules interagissant via la force forte. La compréhension et l'explication de la force forte sont donc fondamentales pour expliquer notre monde à toutes les échelles. Les scientifiques du projet LQCDMESONSPEC («Excited charmonium spectroscopy from lattice QCD»), financé par l'UE, ont comparé des calculs théoriques avec des résultats expérimentaux). Le cas étudié a été celui d'un méson nommé charmonium, formé d'une paire de quarks/anti-quarks. Au cours de la décennie écoulée, de nombreuses découvertes relatives au spectre du charmonium se sont avérées difficiles à expliquer par les méthodes standard. LQCDMESONSPEC a élargi avec succès de nouvelles méthodologies qui exploitent des ordinateurs puissants afin d'explorer la spectroscopie des mésons. L'exploration théorique des excitations de mésons, dont ceux récemment observés, était d'une importance particulière. Les scientifiques ont proposé des descriptions très séduisantes soutenant l'existence de mésons composites. Ici, les gluons non seulement réunissent les quarks mais agissent en tant que composant correspondant aux autres particules de la matière. Ce nouvel aperçu révolutionnaire pourrait améliorer les descriptions fournies par le Modèle standard. Ces travaux ont soulevé une grande attention dans les milieux scientifiques, générant de nombreuses invitations pour les présenter lors de conférences internationales. Le projet LQCDMESONSPEC a fourni les bases d'autres études qui contribueront à mieux comprendre le comportement des particules à l'échelle subnucléaire.
Mots‑clés
Physique des particules, force forte, gluon, quarks, mésons, charmonium, anti-quark, spectre, mésons composites
