LHCbLHCb (Large Hadron Collider beauty experiment : Expérience du LHC sur le quark beauté) est une expérience de physique des particules utilisant les collisions de protons produites au collisionneur LHC du CERN (Genève). Ce détecteur est spécialisé dans la physique des saveurs et la recherche de nouvelle physique par des méthodes indirectes comme la mesure de violation de la symétrie CP ou de taux d'embranchement de décroissances rares. Le détecteur LHCb se trouve sur la commune de Ferney-Voltaire en France au point 8 du LHC, à quelques mètres de la frontière suisse.
Violation de CPEn physique des particules, la violation de CP est une violation de la symétrie CP, c'est-à-dire de la combinaison de la symétrie C (symétrie de conjugaison de charge) et de la symétrie P (symétrie de parité). La symétrie CP indique que les lois de la physique devraient être les mêmes si une particule est échangée avec son antiparticule (symétrie C) tandis que ses coordonnées spatiales sont inversées (symétrie P, ou « miroir »).
LeptonEn physique des particules, un lepton est une particule élémentaire de spin qui n'est pas sensible à l'interaction forte. La famille des leptons est constituée des électrons, des muons, des tauons, des neutrinos respectifs et des antiparticules de toutes celles-ci. Le terme lepton provient du mot grec (« léger ») et se réfère à la faible masse du premier lepton découvert, l'électron, par rapport aux nucléons.
Nombre leptoniqueLe est, en physique des particules, un nombre quantique invariant (tout comme le nombre baryonique) attribué aux particules et faisant l'objet d'une conservation lors d'une réaction nucléaire. Le nombre leptonique d'un système est défini comme la différence entre les nombres de leptons et d'antileptons qu'il contient : Le nombre leptonique est aussi défini comme la somme de trois nombres quantiques dits nombres leptoniques partiels : Le nombre leptonique vaut +1 pour un lepton, -1 pour un antilepton et 0 pour toute autre particule.
Saveur (physique)La saveur, en physique des particules, est une caractéristique permettant de distinguer différents types de leptons et de quarks, deux sous-familles des fermions. Les leptons se déclinent en trois saveurs et les quarks en six saveurs. Les saveurs permettent de distinguer certaines classes de particules dont les autres propriétés (charge électrique, interactivité) sont similaires. Les dénominations des saveurs ont été introduites par Murray Gell-Mann, baptisant le quark étrange lors de la détection du kaon en 1964.
Modèle standard de la physique des particulesvignette|upright=2.0|Modèle standard des particules élémentaires avec les trois générations de fermions (trois premières colonnes), les bosons de jauge (quatrième colonne) et le boson de Higgs (cinquième colonne). Le modèle standard de la physique des particules est une théorie qui concerne l'électromagnétisme, les interactions nucléaires faible et forte, et la classification de toutes les particules subatomiques connues. Elle a été développée pendant la deuxième moitié du , dans une initiative collaborative mondiale, sur les bases de la mécanique quantique.
NeutrinoLe neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Les neutrinos sont des fermions de , plus précisément des leptons. Ils sont électriquement neutres. Il en existe trois « saveurs » : électronique, muonique et tauique. L’existence du neutrino a été postulée pour la première fois en 1930 par Wolfgang Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l’apparente non-conservation du moment cinétique, et sa première confirmation expérimentale remonte à 1956.
Oscillation des neutrinosvignette|Phénomène périodique L'oscillation du neutrino est un phénomène de la mécanique quantique dans lequel un neutrino créé avec une certaine saveur leptonique (neutrino électronique, muonique ou tauique) peut être mesuré plus tard ayant une saveur différente. La probabilité d'avoir une valeur donnée de cette propriété varie de façon périodique alors que la particule se propage. L'oscillation du neutrino est d'intérêt tant théorique qu'expérimental, puisque l'observation de ce phénomène implique la non-nullité de la masse de la particule, .
Plasma quarks-gluonsLe plasma de quarks et de gluons, ou QGP (pour Quark-Gluon Plasma) est un état de la matière qui existe à des températures et/ou des densités extrêmement élevées. Cet état consiste en une « soupe » de quarks et de gluons (presque) libres. Elle diffère en cela des autres états de la matière, comme les solides, les liquides ou les gaz, dans lesquels les quarks et les gluons sont confinés dans les hadrons. Le était sans doute présent dans l'univers durant les microsecondes après le Big Bang.
Quark bottomLe quark bottom (souvent abrégé en quark b), ou quark beau (beauty quark en anglais), est un quark, une particule élémentaire de la physique des particules. vignette|300px|Diagramme de désintégration des quarks. Comme tous les quarks, le quark bottom est un fermion. Il s'agit d'un quark de possédant une charge électrique de -1⁄3 e. Avec une masse de 4 GeV.c−2 (4 fois celle du proton), le quark bottom est le le plus lourd, étant dépassé seulement par le quark top. L'antiparticule du quark bottom est l'antiquark bottom, de charge électrique 1⁄3 e.
ProtonLe proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive. Les protons sont présents dans les noyaux atomiques, généralement liés à des neutrons par l'interaction forte (la seule exception, mais celle du nucléide le plus abondant de l'univers, est le noyau d'hydrogène ordinaire (protiumH), un simple proton). Le nombre de protons d'un noyau est représenté par son numéro atomique Z. Le proton n'est pas une particule élémentaire mais une particule composite.
Désintégration du protonEn physique des particules, la désintégration du proton désigne un mode hypothétique de décroissance radioactive dans laquelle le proton se désintègre en des particules subatomiques plus légères, comme le pion neutre et le positron. Il n'existe actuellement aucune preuve expérimentale indiquant que la désintégration du proton se produise ; ce qui place la demi-vie théorique du proton à une valeur supérieure à 10 années. Dans le modèle standard, les protons (un type de baryon), sont théoriquement stables parce que le nombre baryonique est censé se conserver.
Physique au-delà du modèle standardLa physique au-delà du modèle standard se rapporte aux développements théoriques de la physique des particules nécessaires pour expliquer les défaillances du modèle standard, telles que l'origine de la masse, le problème de la violation CP de l'interaction forte, les oscillations des neutrinos, l'asymétrie matière-antimatière, et la nature de la matière noire et de l'énergie noire.
QCD matterQuark matter or QCD matter (quantum chromodynamic) refers to any of a number of hypothetical phases of matter whose degrees of freedom include quarks and gluons, of which the prominent example is quark-gluon plasma. Several series of conferences in 2019, 2020, and 2021 were devoted to this topic. Quarks are liberated into quark matter at extremely high temperatures and/or densities, and some of them are still only theoretical as they require conditions so extreme that they cannot be produced in any laboratory, especially not at equilibrium conditions.
Mathematical formulation of the Standard ModelThis article describes the mathematics of the Standard Model of particle physics, a gauge quantum field theory containing the internal symmetries of the unitary product group SU(3) × SU(2) × U(1). The theory is commonly viewed as describing the fundamental set of particles – the leptons, quarks, gauge bosons and the Higgs boson. The Standard Model is renormalizable and mathematically self-consistent, however despite having huge and continued successes in providing experimental predictions it does leave some unexplained phenomena.
Matière étrangeLa matière étrange est une forme particulière de matière qui se caractérise par la présence de quarks étranges. Les modèles théoriques prédisent qu'elle est présente dans le cœur des étoiles à neutrons. L'existence de la matière étrange est prédite sous la forme d'une dite étrange, une « soupe » de quarks up, down et étranges. La matière à quarks étrange se distingue de la matière à quarks non étrange (qui ne comporte que des quarks up et down), qui elle-même diffère de la matière nucléaire par le fait que les quarks up et down n'y sont pas liés trois par trois sous la forme de neutrons et de protons.
AntiprotonL'antiproton est l'antiparticule du proton. Les antiprotons sont stables, mais ils ont généralement une durée de vie courte, une collision avec un proton ordinaire faisant disparaître les deux particules. L'antiproton est observé pour la première fois en 1955, au cours d'une expérience conduite dans le bevatron du laboratoire national Lawrence-Berkeley, un accélérateur de particules. Quatre ans plus tard, les physiciens américains Emilio Segrè et Owen Chamberlain reçoivent le prix Nobel de physique pour la découverte de cette antiparticule.
Pentaquarkvignette|Schéma d'un pentaquark générique : quatre quarks et un antiquark (en jaune). Un pentaquark est une particule subatomique composée de cinq quarks qui a été prévue par les théoriciens en 1997. La recherche des pentaquarks (et des tétraquarks) est devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale, et plusieurs pentaquarks ont été produits au LHC, de type cqqq. L'existence des pentaquarks fut prédite initialement par Maxim Polyakov, et Victor Petrov de l' en 1997 ; mais leur théorie fut accueillie avec scepticisme.
Quark starA quark star is a hypothetical type of compact, exotic star, where extremely high core temperature and pressure has forced nuclear particles to form quark matter, a continuous state of matter consisting of free quarks. Some massive stars collapse to form neutron stars at the end of their life cycle, as has been both observed and explained theoretically. Under the extreme temperatures and pressures inside neutron stars, the neutrons are normally kept apart by a degeneracy pressure, stabilizing the star and hindering further gravitational collapse.
TétraquarkEn 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 a été prédite théoriquement dans les années 1960 dans le cadre de la chromodynamique quantique. La recherche des tétraquarks (et des pentaquarks) est ensuite devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale, et plusieurs tétraquarks ont été produits au LHC, de types cc et cq.
