vignette|Des tubes de flux de couleur produits par quatre charges statiques de quarks et d'antiquarks. Le confinement en chromodynamique quantique conduit à la production de tubes de flux reliant les charges de couleur. Les tubes de flux agissent comme des potentiels attrayants en forme de corde. En physique des particules, un tétraquark est un méson exotique composé de quatre quarks. Les tétraquarks peuvent être considérés comme des particules virtuelles, tant leur durée de vie est courte.
L'existence des tétraquarks est prédite théoriquement dans les années 1960 dans le cadre de la chromodynamique quantique. La recherche des tétraquarks (et des pentaquarks) devient un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale., et plusieurs tétraquarks sont produits au LHC, de types cc et cqc : quark charmé, : antiquark charmé, q : quark léger, : antiquark léger... D'autres types de tétraquarks sont produits par la suite.
La collaboration LHCb annonce en la mise en évidence du tétraquark Tcc+ (cc).., et en celle du tétraquark Tcc+ (cc) ; ce dernier a une demi-vie supérieure à , soit deux ordres de grandeur au-dessus de celles des tétraquarks connus antérieurement (de l'ordre de )....
Malgré ces découvertes on ne sait toujours pas, en 2023, si les tétraquarks sont de véritables particules composites ou bien des « molécules » associant deux mésons (par exemple cs̄ et c̄s pour un tétraquark cc̄ss̄). On espère une réponse à l'issue de la troisième période d'exploitation du LHC, quatre ans plus tard..
Histoire En 2003, la résonance X(3872), découverte dans le cadre de la collaboration BELLE, devient l'un des premiers candidats pour l'existence d'un tétraquark. Le « X » indique que le nom de la particule est temporaire et que certaines de ses propriétés doivent encore être testées. Le chiffre suivant indique la masse de la particule (en MeV/c).
En 2007, l'équipe de l'expérience BELLE annonce l'observation de Z(4430), un candidat tétraquark qui aurait la composition . L'équipe du LHCb confirmera en 2014 l'observation de cette configuration avec une précision dépassant .
La résonance Y(4660), également observée par BELLE en 2007, pourrait également être un tétraquark.
En 2009, le Fermilab annonce la découverte de , un autre candidat tétraquark.
En 2010, deux physiciens du Deutsches Elektronen-Synchrotron et un physicien de l'université Quaid-i-Azam réanalysent les résultats d'expériences antécédentes et annoncent, en lien avec le méson (5S), qu'une résonance tétraquark existe effectivement.
En , la collaboration BELLE et le collisionneur électron-positron de Pékin rapportent indépendamment l'observation de .
En 2016, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire confirme les premiers succès d'une expérience préparant les accélérateurs du futur ainsi que la découverte de hadrons exotiques appartenant au modèle standard : un quatuor de tétraquarks a été découvert au LHCb en . Les particules mises en évidence dans la désintégration du méson B+ ont toutes la même composition en quarks (ccss) mais sont de masse différentes (note : le chiffre entre parenthèses indique la masse de la particule). Leurs spins et leurs parités ont pu être déterminées. Il s'agit de X(4140), dont la découverte avait été annoncée en 2009 par la collaboration CDF à l'accélérateur Tevatron du Fermilab (USA), puis confirmée par CDF et CMS au LHC et DØ au Tevatron, X(4274), X(4500) et X(4700).
Notes et références
Notes
Références
Voir aussi Bibliographie
Articles connexes Physique des particules Confinement de couleur Baryon Hadron Hexaquark Méson Pentaquark
Liens externes « Tétraquark : ce nouvel hadron plein de charme », La Méthode scientifique, France Culture, . Tétraquark sur futura-sciences.com
Catégorie:Chromodynamique quantique