Quark : la particule ultime ?

C’est un double anniversaire cette année pour les plus élémentaires des particules : en 1969, Murray Gell-Mann recevait le Prix Nobel de Physique pour avoir prédit l’existence des quarks. Et 10 ans plus tard, il y a 40 ans, John Ellis démontrait expérimentalement l’existence des gluons au CERN. Comment peut-on arriver à démontrer l’existence de particules aussi petites ? Comment s’organisent-elles pour former l’ensemble de la matière connue ? Et surtout, comment être sûr qu’il s’agit bien-là de la plus petite échelle des composants élémentaires ? 

Quark : la particule ultime ? C’est le programme élémentaire qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour tout comprendre, absolument tout à la façon dont ont été théorisées, découvertes et organisées ces particules élémentaires, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Raphaël Granier De Cassagnac, directeur de recherche au laboratoire Leprince-Ringuet de l’Ecole Polytechnique et Sébastien Descotes-Genon, directeur de recherche CNRS, directeur du laboratoire de physique théorique d’Orsay.

Le reportage du jour

On ne sait pas bien comment la masse totale est répartie entre les quarks dans le proton. Une autre façon de poser le problème est d’analyser la variation de densité de présence dans le noyau. Et sachant que les gluons n’ont pas de masse, les chercheurs essaient de retrouver la répartition de présence en fonction d’autres paramètres, comme la charge électrique, car les gluons sont chargés électriquement. Rencontre avec Hervé Moutarde, directeur du Laboratoire de la Structure du Nucléon, au CEA de Saclay, qui, avec son équipe, a développé pour y répondre un logiciel nommé PARTONS. Ce logiciel analyse directement les données issues des expériences (Jefferson Lab, Etats-Unis, Alice au CERN) et donne des informations sur la localisation des quarks dans le proton, et ainsi, la distribution de leur masse respective. Par Céline Loozen :

Pour aller plus loin

[Thread] Retrouvez aussi les sources de cette émission sur le fil Twitter de La Méthode scientifique.

• Infographie du modèle standard de la physique des particules
• Nous savons enfin combien mesure précisément un proton (Science Post, novembre 2019)
• La découverte des gluons a 40 ans (CERN, juin 2019)
• La découverte des quarks : l'essentiel héritage de Murray Gell-Mann (Sciences & Avenir, mai 2019)
• Le physicien américain, Murray Gell-Mann, inventeur des quarks, est mort (Le Monde, mai 2019)
• Les 40 ans des gluons, la colle des quarks (Futura Sciences, juin 2019)
• Plasma de quarks et de gluons (CEA Irfu, 2018)
• Les gluons ont leur part dans le spin des protons (La Recherche, 2017)
• D’où vient réellement la masse de la matière composant les objets de notre univers ? (Trust My Science, 2017)
• [Vidéo] Quarks et chromodynamique :

• Les gluons nous posent encore des colles par Raju Venugopalan (Pour la Science, 2015)
• Au cœur des quarks par Don Lincoln (Pour la Science, 2013)

Les références musicales

Le titre du jour : "Alice" par Tom Waits

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Framh