Je poursuis la présentation d’une seconde traduction de mes collègues anglo-saxons que j’estime intéressante
Muon-capture measurement backs QCD prediction
La vitesse à laquelle les protons capturent des muons (des « électrons lourds ») a été mesurée avec précision pour la première fois par la collaboration MuCap à l'Institut Paul Scherrer (PSI) en Suisse. Ce processus, qui peut être considéré comme une désintégration bêta en sens inverse, conduit à la formation d'un neutron et un neutrino. L'équipe a également déterminé un facteur sans dimension qui influe sur le taux de capture du muon, ce qui s'est avéré être en excellent accord avec les prédictions théoriques qui sont basés sur des calculs très complexes.
Les muons sont des cousins de l'électron qui sont environ 200 fois plus lourds. La désintégrations bêta démontre comment la force nucléaire faible agit pour qu’ un neutron soit converti en un proton en émettant un électron et un neutrino. ( note du traducteur : l’auteur s’est trompé : il s’agit non d’ un neutrino mais d’un anti neutrino !) Maintenant, remplacez l'électron avec le muon plus lourd et exécutez le processus à l'envers: un proton capture un muon et se transforme en un neutron en émettant un neutrino. Ce processus - connu sous le nom de capture du muon ordinaire (MOC) - est crucial pour comprendre l'interaction faible lorsqu’elle implique des protons.
Le proton et la force faible
L'interaction du proton avec la force faible est expliquée par la théorie des perturbations chirales (Chpt) – c’est une approximation de la chromodynamique quantique (QCD) applicable à des énergies de particules faibles. À de telles énergies, l'interaction faible à l'intérieur d'un proton est affectée par la présence de la force forte. La force de cette interaction faible est déterminée par certaines constantes de couplage, qui doivent être établies expérimentalement.
«, Ces constantes représentent essentiellement les propriétés de base du proton, et il faut décrire le fait que ce n'est pas ponctuel mais découle d’ une structure interne complexe», explique Peter Kammel, l'un des physiciens impliqués dans cette recherche de l'Institut Paul Scherrer. Trois de ces paramètres sans dimension ont été préalablement mesurés, mais les tentatives de mesurer le quatrième, connus sous le nom de "couplage pseudoscalaire",a fourni des résultats contradictoires, jusqu'à maintenant. «Bien sûr», poursuit Kammel, " un accouplement pseudoscalaire constant peut être calculé très précisément à l'aide de la théorie des perturbations chirales, qui prédit une valeur de 8,26 ± 0,23." Afin de mesurer sa valeur, les physiciens ont d'abord dû déterminer avec une grande précision la vitesse à laquelle la capture des muons ( par le proton ) a lieu.
Capture contre temps de vie
Les muons utilisés dans l'étude ont été produits en fracassant des protons dans des cibles de carbone à une énergie de 590 MeV. Ces collisions produisent à la fois pi-mésons (pions positifs ou négatifs)lesquels rapidement se désintègrent en muons positifs et négatifs, respectivement. Les muons avec une énergie de 5,5 MeV sont ensuite injectés dans une chambre MuCap à projection tridimensionnelle (TPC), qui contient du gaz d'hydrogène ultra pur à 10 bar(. voir ma photo ci dessus )
Les muons négatifs supplantent alors les électrons qui orbitent autour du noyau d'hydrogène pour former un état lié proton-muon, tandis que les muons positifs restent libres. Une petite fraction des muons liés - environ 0,16% - va être capturé par le proton et disparaître, car elles forment un neutron et un neutrino. Tous les muons restants, à la fois positifs et négatifs, se désintègrent au bout de deux millionièmes de seconde en électrons. Les temps de décroissance ont été calculés avec précision en mesurant le temps s’écoulant entre l’ entrée des muons dans la TPC et la sortie des électrons provenant de la désintégration quittant de la chambre. Comme un petit nombre de muons négatifs aura disparu à travers le processus de capture du muon, la différence entre les taux de désintégration des muons positifs et négatifs donne le taux de capture des muons.
Un total d'environ 12 milliards d'événements de désintégrations impliquant des muons négatifs a été détecté, ce qui correspond à 30 To de données brutes qui ont été analysés. L'analyse a été réalisée en aveugle pour éviter tout biais involontaire faussant les résultats et, suite à la levée du voile , le taux de capture mesurée du muon a été jugé égal à : 714,9 ± 5,4 (stat) ± 5,1 (syst) s-1.
Confirmation des prédictions
Selon ce chiffre, l'équipe a pu calculer la valeur du couplage pseudoscalaire constant, qui a été évalué à 8,06 ± 0,48 ± 0,28, en accord avec les prédictions du chap. Bien que les méthodes expérimentales pour déterminer la constante de couplage pseudoscalaire ait commencé dans les années 1960, il n'était pas connu jusqu'à ce que l'objectif de l'expérience MuCap que ait été atteint.
"Les constantes de couplage - de l’interaction faible du nucléon a joué un rôle important dans la compréhension des interactions faibles et fortes», poursuit Kammel. "La description moderne de la démarche que nous avons étudiée est basée sur des idées proposées par Yoichiro Nambu, ce qui lui a valu le prix Nobel de physique en 2008." Les méthodes d'approximation présentés par CHPT sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux, ce qui confirme encore une autre prédiction du Modèle Standard de la physique des particules.
La recherche est publiée dans Physical Review Letters. Achintya Rao is a science communicator and freelance science writer like me!
9 commentaires intéressants
Bon ! Je sais que vous allez , chers lecteurs encore rejeter tout ce qui vient d’être lu sur ce type d’interaction faible qui joue avec des électrons lourds , sous prétexte que ces muons sont d’une vie si courte qu’ ils sont pour vous comme des fantômes !!!!!!
BON SANG ! prenez une fois le temps de réfléchir au temps de vie moyen du muon 2,2 μs / ~10^(-6) seconde comparé à celui du tau2.906(10)×10−13 s[3] :il a l’éternité devant lui !!!!!!….
ALORS ARRETEZ DE ME DIRE QU IL N YA QUE LE PROTON OU L’ELECTRON QUI SONT STABLES !A CETTE ECHELLE LA UNE SECONDE VAUT DES MILLENAIRES DANS LA NOTRE !
exercez vos talents de traducteur sur les suivants§
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