• Physique: la collaboration ALICE au LHC a réalisé la première observation directe de l’effet de cône mort, composante fondamentale de la théorie de la force forte! ____¤202206

     

    Une étude, dont les résultats intitulés " Direct observation of the dead-cone effect in quantum chromodynamics " ont été publiés dans la revue Nature, rapporte que la collaboration ALICE au Grand collisionneur de hadrons (LHC) "en exploitant trois années de données issues de collisions proton-proton au LHC couplées à des techniques sophistiquées d’analyse de données", est parvenue à réaliser "la première observation directe de l’effet de cône mort, composante fondamentale de la théorie de la force forte (force qui lie les quarks et les gluons entre eux pour constituer les protons et les neutrons et ainsi former tous les noyaux atomiques)", une observation, qui donne "un accès expérimental direct à la masse d’un quark charmé isolé, avant qu’il ne soit confiné à l’intérieur des hadrons".

     

    Relevons tout d'abord que "les quarks et les gluons, appelés génériquement « partons », sont produits lors des collisions de particules telles que celles qui ont lieu au LHC" et qu'ensuite, ils "subissent des transformations en cascade (on parle de « gerbe de partons »)". Concrètement, "ils perdent de l’énergie en émettant des rayonnements sous forme de gluons, lesquels émettent à leur tour des gluons". La configuration du rayonnement de cette gerbe, qui dépend de la masse du parton émettant des gluons "présente une région autour de la direction de vol du parton dans laquelle l'émission de gluons est atténuée : c’est le cône mort".

     

    Ce cône mort, "prédit il y a trente ans d’après les principes premiers de la théorie de la force forte", a été observé de façon indirecte dans les collisionneurs de particules, mais "il a toujours été difficile de l’observer directement à partir du profil de rayonnement de la gerbe de partons, principalement parce que le cône mort peut être rempli par les particules émises par le parton d’origine et parce qu’il est difficile de déterminer la direction changeante du parton tout au long du processus de production de gerbe".

     

    Dans ce contexte, "la collaboration ALICE a surmonté ces défis en appliquant des techniques d’analyse de pointe à un échantillon important de collisions proton-proton au LHC" afin "de remonter à la gerbe de partons à partir de ses produits finaux, à savoir les signaux laissés dans le détecteur ALICE sous la forme d’un « jet » de particules". Ainsi, "en analysant les jets qui incluaient une particule contenant un quark charmé", l'étude a "pu identifier un jet créé par ce type de quark et retracer tout l’historique des gluons émis par ce quark" de sorte que "la comparaison entre le profil d’émission de gluons du quark charmé et celui des gluons et des quarks de masse presque nulle a ensuite révélé un cône mort dans le profil du quark charmé".

     

    En outre, "le résultat met directement en évidence la masse du quark charmé, dans la mesure où la théorie prédit que les particules de masse nulle ne présentent pas de cône mort correspondant".

     

     


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