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Signes de violation P et CP dans le plasma de quarks-gluon
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André
administrateur


Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11028
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W

 Message Posté le: Ven 19 Fév 2010 11:47 pm    Sujet du message: Signes de violation P et CP dans le plasma de quarks-gluon
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SAlut à tous

Depuis plusieurs années, les chercheurs travaillant au Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), aux Etats-Unis, recréent les conditions d’apparition du plasma de quarks-gluons qui devait exister moins d'un millionième de seconde après le Big Bang.

Ils pensent avoir découvert des signes de violation des symétries dont l’une est liée à la prédominance de la matière sur l’antimatière dans l’Univers. Arrow

Le plasma de quarks-gluons vu par les détecteurs du RHIC. Crédit Brookhaven National Laboratory

Comme l’ont montré les prix Nobel Frank Wilczek et David Gross au début des années 1970 (Politzer et ‘t Hooft avaient fait la même découverte indépendamment), la forces liant les quarks dans les protons et les neutrons croît avec la distance les séparant , à l’inverse des forces électrofaibles et gravitationnelles.

Tenter de séparer les deux quarks dans un méson pi pour les observer à l’état libre ne peut que conduire à fournir une énergie suffisante pour créer deux particules.

Une bonne analogie est celle de l'élastique dont on voudrait éloigner les deux extrémités. La force à exercer augmente jusqu'à ce que le brin casse, donnant deux élastiques.

On pourrait penser qu’il n’est pas possible d’observer des quarks à l’état libre mais ce n’est pas tout à fait vrai.

En effet, à des pressions ou des températures suffisamment élevées et avec une densité importante de protons et de neutrons, il se produit un déconfinement des quarks et des gluons qui forment alors un gaz, un plasma pour être plus précis.

Ces particules peuvent alors s'y déplacer librement.

Toutefois, faire baisser la température ou la pression ne produira à nouveau que des hadrons et pas des particules libres.

Ces particules peuvent être vues comme des gouttes de liquide de ce gaz de quarks-gluons refroidi.

Cet état particulier de la matière devait exister au tout début du Big Bang et on pense même qu’à l’intérieur de certaines étoiles à neutrons, la matière retourne à cet état primitif.

Certains vont même jusqu’à envisager des étoiles à quarks.

Pour mieux comprendre la chromodynamique quantique (QCD), la théorie décrivant la force nucléaire forte, ainsi que l’origine de l’Univers, les physiciens des hautes énergies ont entrepris depuis plusieurs dizaines d’années de recréer en laboratoire les conditions du Big Bang pendant l’ère du plasma de quarks-gluons.

C’est pourquoi ils font entrer en collision des faisceaux d’ions lourds, comme c’est actuellement le cas au Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC).

Le même genre d'expérience est prévu dans un avenir proche au LHC, à l'aide du détecteur Alice.

Au RHIC, on accélère des ions depuis 2000 et on produit ainsi à partir des collisions de noyaux d’or des températures de l’ordre de 4.000 milliards de degrés, c'est-à-dire plus de 250.000 fois la température à l’intérieur du Soleil.

C’est plus qu’assez pour vaporiser les neutrons et les protons dans ces noyaux.

Les chercheurs ont bien observé l’apparition d’un plasma de quarks-gluons mais à leur grande surprise, et comme ils l’ont annoncé en 2005, ce plasma ne se comporte pas comme un gaz parfait mais comme un liquide parfait.

Ce n’était pas la prédiction que l’on avait initialement tirée des équations de la QCD.

Remarquablement pourtant, les théoriciens des supercordes ne tardèrent pas à conclure que c’est bien ce à quoi on devait s’attendre si l’on prenait au sérieux les conséquences mathématiques de la théorie des cordes concernant les champs quantiques relativistes de type Yang-Mills, exactement ceux à la base de la QCD.

Une violation qui aurait plu à Sakharov

Aujourd’hui, les membres de l’expérience Star, au RHIC, publient dans Physical Review Letters une autre découverte réalisée en analysant patiemment les résultats des observations faites avec les détecteurs équipant le RHIC.

Le QGP (pour Quark-Gluon Plasma) semble montrer des signes de violations de la parité et de la symétrie CP.

En effet, les noyaux et les particules sont chargées et lors des collisions, le mouvement des charges génère un puissant champ magnétique local dans la zone de collision.

Or, en étudiant les distributions des particules chargées éjectées par ces collisions, il semble que les particules positives soient préférentiellement émises parallèlement aux lignes de champ magnétique et celles négativement chargées dans la direction opposée.

Ce phénomène n’étant pas invariant si l’on considère son image par un miroir.

Il viole ce qu’on appelle la symétrie P, c’est-à-dire la parité.
Mais il y a plus. Bien qu'elle soit plus ténue, on observe aussi les signes d'une violation de la symétrie CP.

En d'autres termes, les résultats de l’expérience ne sont pas identiques à ceux que l’on aurait en considérant non seulement son image miroir mais aussi en prenant l’inverse des signes des charges des particules.

Cela est très intéressant car la violation CP est un des trois ingrédients essentiels postulés par Sakharov pour tout mécanisme capable d’expliquer la prédominance de la matière sur l’antimatière.

La violation CP observée dans le QGP est par elle-même incapable d’expliquer cette asymétrie primordiale de l'Univers.

Cependant, elle nous montre peut-être une image analogue au plasma de particules qui emplissait le cosmos très tôt dans son histoire, probablement à une époque de l’Univers pour la description de laquelle des théories de grande unification sont pertinentes.

La source ;

http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/des-signes-de-violation-p-et-cp-dans-le-plasma-de-quarks-gluons_22670/#xtor=RSS-8

amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.

Einstein, Albert,
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sebastien
Chroniqueur


Inscrit le: 13 Sep 2009
Messages: 63
Localisation: Laval

 Message Posté le: Lun 22 Fév 2010 3:19 am    Sujet du message:
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Bonjour

Voiçi un preprint récent qui m'avait échappé et qui pourrait intéresser ceux qui l'ont pas vu :

First Evidence of New Physics in b <--> s Transitions

très bref résumé en français en termes pas techniques : certaines expériences, qui étudient les différences de comportement entre matière et anti-matière (différences qui sont vraisemblablement à la base de la dominance actuelle de la matière en raison de leur rôle en cosmologie primordiale), pourraient avoir observé des effets inexplicables par le modèle standard de la physique des particules.

A prendre avec des précautions, mais ce genre de résultat expérimental est crucial pour pouvoir tester les 536 727 milliards de théories qu'on a, puisqu'à l'heure actuelle presque tout (si on oublie les neutrinos) rentre sans problème dans le cadre du modèle standard et ne permet donc pas de faire la différence entre beaucoup de théories candidates à le détrôner... bref... en clair : si c'est vrai c'est intéressant mais c'est que le début de l'histoire...

Sebas
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Bob
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Inscrit le: 24 Déc 2008
Messages: 598
Localisation: Laval

 Message Posté le: Jeu 04 Mar 2010 2:21 am    Sujet du message:
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Bonjour!

Je suis presque certain qu'il y a déja eu beaucoup de postes a ce sujet, mais j'aimerais juste un peu débroussailler le sujet et faire un rapport avec l'actualité.

A un certain moment, l'univers possédait une quantité égale de matière et d'antimatière. J'ai lu plusieurs articles essayant d'axpliquer cette brisure de symétrie (notamment des articles de brisure de symétrie CP), mais je n'y ai pas tout compris. J'ai donc décider de laisser le sujet sur le coté.

Puis, par hasard, je tombe sur un article expliquant la radio-activité b+ et b-. Je lis attentivement le sujet et je découvre ceci (ai-je bien compris?):

b+: quark up = quark dowm + positron + neutrino pos.
b-: quark dowm = quark up + électron + neutrino nég.

(et en effet, si on remplace le quark up de la 2eme égalité par le 2eme membre de la 1ere égalité, on obtient:

quark dowmn = quark dowmn + positron + neutrino pos. + électon + neutriono nég
==> on obtient bien une égalité quark down = quark down en supprimant les particules de signes opposés. Il en va évidemment de meme pour la 1ere égalité...)


Tout ca pour en venir au fait: La radio-activité béta n'est-elle pas responsable de la brisure de symétrie maière-antimatière? N'y aurait-il pas eu par un concours de circonstance une radio-activité b- dans le camps de l'antimatière et une b+ dans le camps de la matière?

Le LHC pourrait-il découvrir la cause véritable de cette victoire de la matière sur l'antimatière?


J'attends vos réactions sur ce sujet.
_________________
Robert St-gelais
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b1a2s3a4l5t6e7
Moderateur en chef


Inscrit le: 22 Jan 2007
Messages: 3084
Localisation: Québec,(Québec),Canada

 Message Posté le: Jeu 04 Mar 2010 11:49 pm    Sujet du message:
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Bob a écrit:

Tout ca pour en venir au fait: La radio-activité béta n'est-elle pas responsable de la brisure de symétrie maière-antimatière? N'y aurait-il pas eu par un concours de circonstance une radio-activité b- dans le camps de l'antimatière et une b+ dans le camps de la matière?

Le LHC pourrait-il découvrir la cause véritable de cette victoire de la matière sur l'antimatière?


J'attends vos réactions sur ce sujet.

Salut, la matiere actuelle representerait l'excedent de la matiere sur l'antimatiere;
Vers l'aube de l'Univers, l'antimatiere se serait desintegre' en energie, avec une quantite' egale de matiere Smile .
_________________
Merci de votre attention et de votre intérêt
Pierre Jones-Savard
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sebastien
Chroniqueur


Inscrit le: 13 Sep 2009
Messages: 63
Localisation: Laval

 Message Posté le: Ven 05 Mar 2010 3:35 am    Sujet du message:
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Bonsoir

Bob vous dites,

Citation:
un certain moment, l'univers possédait une quantité égale de matière et d'antimatière. J'ai lu plusieurs articles essayant d'axpliquer cette brisure de symétrie (notamment des articles de brisure de symétrie CP), mais je n'y ai pas tout compris.


Pour l'expliquer completement il faut les ingrédients suivants : violation de la symétrie CP, violation du nombre baryonique et une situation d'hors équilibre thermique. Ces trois conditions sont satisfaites dans le Modele Standard s'il existe un boson de Higgs. Néanmoins, pour que le mécanisme en question (qu'on appelle la baryogenèse électrofaible) voit assez efficace, il faut un boson de Higgs tres léger (40 GeV environ) ce qui est exclu expériementalement. On sait que s'il existe il est plus au moins aussi lourd que 115 GeV. Ainsi la disparition de l'antimatière ne peut etre complement expliquée que dans une théorie au-delà du Modele Standard, qu'on n'a pas identifié à ce jour.

Vous dites aussi,

Citation:
Le LHC pourrait-il découvrir la cause véritable de cette victoire de la matière sur l'antimatière?


Tres certainement, j'en suis sûr. Mais seulement par l'intermédiaire d'une meilleure connaissance de la physique des particules au-delà du Modele Standard.

Sebas
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