Une étude, dont les résultats intitulés «Comparison of pp and pp¯ differential elastic cross sections and observation of the exchange of a colorless C-odd gluonic compound» sont disponibles en pdf, a permis, dans le cadre de la collaboration TOTEM auprès du LHC associée à la collaboration DØ, qui travaille sur les données du collisionneur Tevatron, au Fermilab, de faire la découverte d'un état à trois gluons, grâce à «la combinaison de données du LHC et du Tevatron à des énergies différentes».

L'état en question, dénommé oddéron, «avait été prédit il y a près de 50 ans, mais avait échappé jusqu'à présent aux observations». Relevons ici que «les états comprenant deux ou trois gluons, voire plus, sont généralement appelés 'boules de glu'». Ce sont des objets très particuliers, «constitués uniquement de particules porteuses de la force forte». L'avènement de la chromodynamique quantique a permis de «prédire l'existence de l'oddéron en 1973», mais pour prouver expérimentalement son existence, «il fallait réaliser des mesures détaillées de protons se frôlant lors de collisions de haute énergie».

Remarquons que, si «la plus grande partie des collisions de haute énergie amènent les protons à se briser, libérant leurs quarks et gluons constitutifs», pour environ 25 %, il s'agit de «collisions élastiques, dans lesquelles les protons restent intacts mais se trouvent légèrement déviés de leur trajectoire (déviation d'environ un millimètre sur une distance de 200 m en ce qui concerne le LHC)».

Ainsi, «TOTEM mesure ces faibles déviations observées dans la diffusion proton-proton au moyen de deux détecteurs situés de part et d'autre de l'expérience CMS, à 220 m du point d’interaction», tandis que DØ, de son côté, avait employé «un dispositif similaire, installé auprès du Tevatron, qui est un collisionneur proton-antiproton».

L'étude ici présentée «s'appuie sur une analyse menée sans référence à des modèles, s'appuyant sur des données d'événements à transferts d'impulsion de moyenne ampleur». Concrètement, «les équipes TOTEM et DØ ont comparé les données proton-proton du LHC (enregistrées à des énergies de collision de 2,76, 7, 8 et 13 TeV, puis extrapolées à 1,96 TeV) aux données proton-antiproton du Tevatron, mesurées à 1,96 TeV».

Le résultat, qui fournit «des indices de l'existence de l'oddéron, combiné avec «les mesures à 13 TeV de la collaboration TOTEM avec des angles de diffusion réduits», atteint une signification statistique «dans la zone de 5,2-5,7 écarts-types», «un niveau justifiant le terme de 'découverte'». Autrement dit, il s'agit de «la première observation expérimentale de l'oddéron».