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Des physiciens de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire ont confirmé l’existence d’une particule insaisissable et éphémère, composée de deux quarks charmés, qui leur échappait depuis des décennies.
L’insaisissable Xicc+
Appartenant à la classe des baryons, les protons et les neutrons contiennent chacun trois particules subatomiques fondamentales appelées quarks, se déclinant en une variété de « saveurs ». Dans le cas d’un proton, la particule se compose de deux quarks « up » et d’un quark « down ». Si des quarks plus lourds, ou « charmés », peuvent également se combiner pour former des baryons, ils se révèlent plus instables, se désintégrant rapidement en d’autres particules.
En 2017, des physiciens travaillant sur l’expérience LHCb du CERN avaient détecté l’un de ces baryons exotiques. Baptisé Xicc++ et constitué de deux quarks charmés et d’un quark up, celui-ci n’existe qu’une fraction infinitésimale de seconde. Récemment, ils ont confirmé l’existence de sa « particule sœur ». Nommée Xicc+, elle comporte un quark down au lieu d’un quark up.
Comme l’expliquent les chercheurs, cette nouvelle particule avait une durée de vie prévue plus courte que celle de Xicc++. Grâce à l’augmentation de la sensibilité des instruments du LHC, l’expérience a pu la détecter avec un niveau de confiance supérieur à 7 sigmas, soit une probabilité que le signal observé soit dû au hasard bien inférieure à une sur 10 millions.
A new heavy proton-like particle, Ξcc⁺ (with two charm quarks and one down quark), has been observed at the LHCb detector, refining the picture of doubly charmed baryons. https://t.co/yLomCYs4ct
— Phys.org (@physorg_com) March 18, 2026
« Elle illustre clairement l’efficacité des mises à niveau du LHC », estime Chris Parkes, de l’université de Manchester. « À partir d’un échantillon de données d’un an, nous avons pu observer quelque chose que nous n’avions pas pu voir en 10 ans avec la génération précédente. »
Un débat vieux de vingt ans
Nous renseignant sur la façon dont la force nucléaire forte, qui décrit comment les quarks s’assemblent, lie des quarks plus lourds que ceux que l’on observe dans les protons et les neutrons, cette découverte permet par ailleurs de clarifier une observation ancienne.
En 2002, les physiciens travaillant sur l’expérience SELEX au Laboratoire national de l’accélérateur Fermi, dans l’Illinois, pensaient avoir détecté une particule ressemblant à Xicc+, mais dont la masse mesurée était bien inférieure à celle attendue, avec un niveau de confiance de 4,7 sigmas.
« Nous l’avons maintenant trouvée, et sa masse se révèle similaire à celle de sa partenaire [Xicc++] repérée quelques années plus tôt », rappelle Parkes. « La fiabilité de notre détection met un terme au débat. »
Précédemment, le CERN avait produit des hypernoyaux, un nouveau type de matière exotique.