Description de l'image : Visualisation artistique des interactions entre particules instables. Source image : Astronoo IA.
Chaque particule contient une énergie colossale, gouvernée par des mécanismes subtils et complexes, étudiés dans le cadre de la fascinante physique des particules.
Les quarks et les leptons sont les particules élémentaires qui constituent toute la matière ordinaire que nous connaissons, tandis que les bosons sont les médiateurs des forces fondamentales de la nature. Ces constituants quantiques sont décrits par le modèle standard des particules élémentaires.
Les protons et les neutrons sont des particules composites, constituées d’un assemblage complexe de quarks liés entre eux par des gluons.
Le pentaquark est une particule composite constituée de cinq quarks. Les pentaquarks sont des particules subatomiques exotiques constituées de quatre quarks et un antiquark.
Un pentaquark est constitué de quatre quarks ($q$) et un antiquark ($\bar{q}$), ce qui peut s’écrire symboliquement comme $(qqqq\bar{q})$. Cette structure permet une grande diversité de combinaisons possibles, rendant leur étude particulièrement complexe.
Contrairement au proton, les pentaquarks sont extrêmement instables et se désintègrent rapidement en d'autres particules, comme des mésons ou des baryons plus stables.
Il est impossible d'isoler un quark seul, car l'interaction forte, qui les lie, devient d'autant plus intense que les quarks s'éloignent. Ce phénomène, connu sous le nom de "confinement des quarks", implique que la force agit comme un lien élastique, maintenant les quarks ensemble.
En revanche, lorsque les quarks sont très proches, l'interaction forte faiblit, une propriété appelée "liberté asymptotique".
Les pentaquarks sont détectés indirectement dans des expériences de physique des hautes énergies (comme au LHCb au CERN) grâce aux produits de leur désintégration.
Les pentaquarks ont été détectés expérimentalement en 2015. Cette découverte a permis de confirmer l'existence de formes exotiques de matière prévues théoriquement depuis les années 1960.
Décrire un pentaquark comme un assemblage subtil d’un baryon et d’un méson est une description partielle et plausible, mais d’autres configurations, comme l’état compact, sont également envisagées.