BESIII observe que X(2370) a la parité 0⁻⁺ d’une glubola pseudoscalaire

La chromodynamique quantique (QCD) prédit que les gluons sont sans masse (dans le régime perturbatif où s’applique la liberté asymptotique). Mais à basse énergie (en régime non perturbatif) ils ont une masse effective (le saut de masse) qui permet la formation de hadrons exotiques avec des gluons de valence (LCMF, 23 juin 2016). Glubolas avec deux gluons de valence scalaire de type 0⁺⁺ comme F₀(1500), tensoriel 2⁺⁺ comme F₂(2340), ou pseudo-escalaire 0⁻⁺ comme Il existe de nombreux indices sur ces globoles, mais ils n’ont pas encore été découverts. BESIII publie dans Lettres d’examen physique que le candidat X(2370) a été observé avec 11,7 sigma et a la parité d’une globole pseudoscalaire⁻⁺ avec 10,1 sigma ; De plus, il a une masse de 2395 ±11(stat) ⁺²⁶₋₉₄(système) MeV/c² et une largeur 188⁺¹⁸₋₁₇(statistique) ⁺¹²⁴₋₃₃(système) MeV. Dans les données collectées par le détecteur BESIII, la désintégration de (10,09 ± 0,04) × 10 a été analysée⁹mésones J/ψ via J/ψ → γ X(2370), avec X(2370) → f₀(980) η′, yf₀(980) → K⁰_SK⁰_Sc’est-à-dire un photon et six pions, dont le taux de désintégration est BR = (1,31 ±0,22(stat) ^+2,85_−0,84(système))×10⁻⁵. Le plus important étant qu’il a été confirmé qu’il s’agit d’une résonance pseudoscalaire 0⁻⁺ , comme le prédit la théorie. Malheureusement, nous ne pouvons toujours pas dire que la quantité de particules ne peut pas encore être assurée).

BESIII (Beijing Spectrometer III) est un collisionneur électron-positon circulaire d’une circonférence de 240 mètres qui atteint des énergies de centre de masse comprises entre 2,00 et 4,63 GeV. En ajustant cette énergie, vous pouvez étudier en détail la physique des hadrons exotiques et leurs résonances. Plus précisément, l’observation de la résonance X(2370) dans BESIII a atteint 6,4 sigma en 2011, avec une masse de 2376,3 ± 8,7 MeV/c.²(d’où son nom) et une largeur de 83 ± 17 MeV. Cette année a été interprétée comme une candidate pour la globole pseudoscalaire de masse la plus basse, qui, selon les modèles théoriques, avait une masse de l’ordre de 2340 MeV/c.² . Heureusement pour cette interprétation, en 2020, BESIII a atteint 8,3 sigma avec une masse estimée à 2341,6 ± 6,5 (stat.) ± 5,7 (syst.) MeV/c² (très proche de l’estimation théorique) et une largeur de 117 ± 10 (stat.) ± 8 (syst.) MeV. Déjà alors, on annonçait qu’une glubola avait été observée pour la première fois ; Cependant, il restait à confirmer que son moment cinétique était de 0⁻⁺comme le prédit la théorie. Cette étape est désormais franchie, mais elle ne suffit pas.

En physique des particules, il faut avancer d’un pas ferme. Selon la théorie (QCD sur le réseau), la globole pseudoscalaire de plus faible masse a entre 2,3 et 2,6 GeV/c.² , similaire à celui observé. Mais il pourrait y avoir des résonances proches qui s’ajoutaient les unes aux autres et entraînaient un excès que l’on confondait avec ladite globole. Il faut donc être prudent et rigoureux, on ne peut pas encore dire que cette globole a été découverte (malgré le grand nombre de sigmas des observations BESIII). L’article est une collaboration BESIII, « Détermination des nombres quantiques de spin-parité de X (2370) comme 0⁻⁺de J/ψ→γK⁰_SK⁰_Sη′,» Physical Review Letters 132 : 181901 (2 mai 2024), est ce que je : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.181901, arXiv:2312.05324 [hep-ex] (08 décembre 2023) ; Il a également cité la collaboration BESIII, « Observation of X(2370) and search for X(2120) in J/ψ→γKKη′, » The European Physical Journal C 80 : 746, (17 août 2020), doi : https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-8078-4; Collaboration BESIII, « Confirmation du X(1835) et Observation des Résonances X(2120) et X(2370) en J/ψ→γπ⁺Pi⁻η′,» Physical Review Letters 106 : 072002 (16 février 2011), est ce que je : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.072002.

Le modèle standard de la physique des particules prédit de nombreuses particules et de nombreux phénomènes qui n’ont pas encore été observés. Lorsqu’il a été annoncé en 2012 que le boson de Higgs mettait fin au modèle standard, les médias n’ont été mentis qu’avec un petit mensonge. En réalité, une grande partie du modèle standard reste encore à découvrir. La chromodynamique quantique décrit l’interaction entre les particules avec cromocarga (charge de couleur) médié par les gluons. Les quarks et les gluons ont cromocargace qui manque au reste des particules (par exemple, les électrons sont cromoneutros). Les gluons ont une double chromocharge, une couleur et une anticolor (grâce à cela, la QCD est une théorie fortement non linéaire, en raison de son groupe de symétrie de jauge non abélienne).

Les particules composées de quarks et de gluons sont appelées génériquement hadrons (formés d’un petit nombre de particules de valence et d’un nombre infini de quarks et de gluons virtuels). Sans adjectifs, le nom est réservé aux mésons, une paire quark-antiquark de valence de chromocharges opposées (par exemple rouge et antirouge), et aux baryons, un trio de quarks de valence avec des chromocharges différentes (par exemple rouge, vert et bleu). Le reste des hadrons est appelé hadrons exotiques. Les plus connus sont les multiquarks, comme les tétraquarks formés de quatre quarks (deux paires quark-antiquark) et les pentaquarks formés de cinq quarks (trois quarks et une paire quark-antiquark) ; Le détecteur LHCb a apporté la preuve de son existence. Les molécules dites hadroniques, formées de mésons et de baryons liés entre eux, sont également des hadrons exotiques (une question qui reste posée est de savoir si les tétraquarks et pentaquarks observés par LHCb pourraient être des molécules hadroniques).

En outre, parmi les hadrons exotiques comportant des quarks de valence, il existe également ceux formés par des gluons de valence, appelés glubolas. Il existe des gluboles à deux gluons de valence, de moment cinétique 0, 2, 4,…, et à trois gluons de valence, avec 1, 3,… Mais il existe aussi des états hybrides, formés de quarks et de gluons de valence. Par exemple, une paire quark-antiquark et un gluon de valence. Avec tout cela, force est de constater que le spectre des particules formées par les quarks et les gluons est très large et génère actuellement beaucoup de confusion. Il ne faut pas oublier que, puisqu’il s’agit de particules composites, il existe des résonances (états excités) associées à tous les hadrons et hadrons exotiques.

Un excès compris entre 2,3 et 2,4 GeV/c est clairement observé dans les données de collision BESIII pour les désintégrations du méson J/ψ en pions et photons.² . Il n’y a donc aucun doute sur l’existence de cette résonance. Le gros problème est son interprétation théorique, qui nécessite de connaître ses propriétés en détail. Dans BESIII, la technique PWA a été utilisée (Analyse des ondes partielles), qui étudie la distribution angulaire des produits de désintégration ; chacun est interprété comme un onde partielle avec un certain moment cinétique (qui dans le jargon s’appelle spin) et chacune est classée en onde s, onde p, onde d, … en analogie avec les harmoniques sphériques des orbitales atomiques. Ces ondes partielles permettent de déterminer le moment cinétique et la parité de la particule qui s’est désintégrée, appelée J.^PC. Dans le cas de X(2370), on conclut que J.^PC = 0⁻⁺avec 10,1 sigma de signification statistique, celle attendue pour une globole pseudoscalaire.