Une étude, dont les résultats intitulés «Quark-level analogue of nuclear fusion with doubly heavy baryons» ont été publiés dans la revue Nature, révèle qu'une réaction entre des particules élémentaires particulières produit presque huit fois plus d'énergie que la réaction de fusion du deutérium avec le tritium envisagée pour les expériences du programme ITER *.

La nouvelle réaction en question, qui est aussi «certainement supérieure en gain d'énergie à la fusion des bombes H, par exemple celles qui utilisent un mélange de deutérium et de lithium pour finalement faire fusionner du deutérium avec du tritium, produit indirectement», est reliée à «l'existence, récemment confirmée par le LHC, d'un baryon Xi, qui contient trois quarks: «deux quarks charmés (quarks c)» et «un quark haut (quark up, ou u, en anglais)».

Comme «chacun de ces quarks porte une charge valant deux tiers de la charge élémentaire d'un électron», cet hadron, Ξcc++ **, est relativement exotique «puisque sa charge est deux fois celle d'un proton et qu'il contient deux quarks lourds charmés».

Ξcc++ peut être produit à l'aide d'un baryon formé d'un quark u, d'un quark d et, enfin, d'un quark charmé c, c'est-à-dire un hypéron lambda c (Λc). Deux de ces hypérons entrant en collision conduisent alors à une réaction équivalente à la fusion des quarks charmés. En remplaçant les quarks charmés par des quarks b, on peut montrer qu'alors que la fusion du tritium et du deutérium produit 17,6 MeV, la fusion de deux hypérons lambda b libère 138 MeV.

Cette énergie énorme ne semble cependant pas pouvoir trouver d'application militaire «sous forme de bombe à quarks», car les hypérons lambda, qui «ne peuvent être produits qu'en quantités infinitésimales, et seulement avec de grands accélérateurs comme le LHC», sont très instables et ne peuvent pas être stockées.

Néanmoins, ce nouveau type de réaction produisant de l'énergie peut avoir un intérêt en astrophysique, plus particulièrement dans le domaine des étoiles à neutrons, car il y a quelques années «le concept d'étoiles à quarks, tirant leur énergie de la «combustion» de quarks dans le cadre du modèle électrofaible» avait été proposé.

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

* ITER

** Ξcc++