A tetraquark composed of two charm quarks and an up and a down antiquark (Image: D. Dominguez/CERN)
La collaboration LHCb a annoncé la découverte d’un état lié de deux quarks c, et deux antiquarks légers (u et d). Ce type d’état est nommé tétraquark. Les premiers travaux théoriques étudiant ce possible état datent de 1981 (publié en 1982), et ont été initiés par Jean-Pierre Ader (Université de Bordeaux), Pierre Taxil (Université de Neuchâtel), et Jean-Marc Richard, de l’IP2I (alors à Orsay, en détachement au CERN).
Les quarks sont les constituants de base de la matière. Ils s’assemblent pour former des hadrons, à savoir des baryons composés de trois quarks (comme le proton et le neutron) et des mésons, formés de paires quark-antiquark. Ces dernières années, un certain nombre de hadrons dits exotiques ont été découverts : des particules composées de quatre ou cinq quarks au lieu des deux ou trois habituels. La nouvelle particule contient deux quarks c ainsi qu’un antiquark u et un antiquark d. Plusieurs tétraquarks ont été découverts ces dernières années, mais il s’agit du premier tétraquark à contenir deux quarks c, sans antiquark c de compensation. C’est ce que les physiciens appellent le « charme ouvert ». De plus, il s’agit de la première particule découverte à ce jour appartenant à une catégorie de tétraquarks comportant deux quarks lourds et deux antiquarks légers (catégorie prédite dans l’article de Jean Marc Richard).
Après 40 ans les modèles peuvent enfin se confronter aux données expérimentales. Nul doute qu’il reste encore de nombreuses choses à apprendre sur les tétraquarks !
Pour en savoir plus :
Deux fois plus de charme : découverte d’une particule exotique à longue durée de vie
Les surprises du tétraquark, « collage » de particules élémentaires (article du Monde, accès payant)
La prédiction théorique publiée en 1982 Do narrow heavy multiquark states exist?