31 octobre 2017

La collaboration ScanPyramids a découvert un nouveau vide au cœur de la pyramide de Kheops. Ce grand vide a été détecté par des techniques d’imagerie muoniques menées par trois équipes distinctes de l'Université de Nagoya (Japon), du KEK (Japon) et du CEA/Irfu. C’est la 1ère découverte d'une structure interne majeure de Kheops depuis le Moyen-Age

De dimensions proches de celle de la grande galerie, structure architecturale située au cœur de la grande pyramide (47m de long, 8m de haut), cette nouvelle cavité, baptisée ScanPyramids Big Void, a une longueur minimale de 30 mètres. Observée pour la première fois avec des films à émulsion nucléaire installés dans la chambre de la Reine (Université de Nagoya), puis détectée avec un télescope de scintillateurs installé dans la même chambre (KEK), elle a été confirmée avec des détecteurs gazeux, Micromegas, situés eux à l’extérieur de la pyramide (CEA) ), et donc avec un angle de vue très différent permettant d’affiner la localisation de ce vide. C’est la première fois qu'un instrument détecte depuis l’extérieur une cavité située au plus profond d’une pyramide.

Ces résultats ont été publiés par l'équipe ScanPyramids le 2 novembre 2017 dans le journal Nature.

25 avril 2017

Dans un article publié aujourd’hui dans la revue Nature Physics, la collaboration Alice rapporte que les collisions de protons présentent parfois des motifs similaires à ceux observés dans les collisions de noyaux lourds. Ce comportement a été remarqué lors de l’observation d’un nombre accru de hadrons dits "étranges" dans les collisions de protons où un grand nombre de particules sont créées.

 

Cette augmentation est une des caractéristiques habituelles de l’état de la matière sous forme de plasma de quarks et de gluons qui aurait existé pendant quelques microsecondes après le Big Bang. Selon Boris Hippolyte, qui a présidé le comité de revue interne à la Collaboration pour cette publication, il s’agit de vérifier si l’expérience ALICE n’est pas en train de mesurer les plus petites gouttes de plasma de quarks et de gluons jamais formées.

30 janvier 2017

Le plasma de quarks et de gluons (QGP) est un nouvel état très dense et chaud où les constituants les plus élémentaires de la matière (quarks et gluons) sont libérés des hadrons où ils se trouvent habituellement confinés. Ce milieu, analogue à celui par lequel l’Univers tout entier serait passé quelques microsecondes après le Big Bang, est créé lors des collisions d’ions lourds à haute énergie comme celles entre noyaux de plomb au LHC du Cern. Pour prouver l’existence de ce plasma et en étudier ses propriétés, les physiciens recherchent dans leurs données des particules rares composées d’une paire de quark charme avec son anti-quark (c-cbar), appelé le méson J/ψ . En présence du QGP, ces particules pourraient subir deux effets absents dans la matière froide (sans QGP) : une suppression de production (les paires c-cbar produites seront dissociées par le plasma) et une régénération (si les quarks c et cbar sont très nombreux, ils pourraient se recombiner et régénérer ainsi des nouveaux J/ψ dans le plasma). Ces deux effets opposés avaient déjà été observés avec les 1res données du LHC en 2012 mais avec une faible précision pour la recombinaison. Avec les données de la nouvelle campagne du LHC (2015-2018), la collaboration internationale Alice vient de publier dans la revue Physics Review Letters B les premiers résultats sur la production du J/ψ avec une bien meilleure précision et à une énergie de collision plus élevée (√(sNN) = 5.02 TeV au lieu de 2.76 TeV en 2012). L'effet de la recombinaison qui compense la suppression a été confirmé dans le mécanisme de production du J/ψ au LHC. L’équipe de l’Irfu membre d’Alice a coordonné  cette analyse et y a fortement contribué.

14 juin 2017

Sous la responsabilité de physiciens du CEA Irfu et de RIKEN (Japon), une collaboration internationale des équipes de RIKEN RIBF, de l'Irfu (SPhN, SACM, SEDI) et d'autres groupes européens dont l'IPNO a réalisé la première spectroscopie des isotopes très riches en neutrons 98,100Kr. L’expérience met en évidence qu’à basse énergie d’excitation du noyau de 98Kr, deux configurations différentes coexistent à des énergies très proches. La compétition entre ces deux configurations, représentées par des formes différentes, se traduit par une transition brutale d’une forme à l’autre pour l’état fondamental des chaînes isotopiques Rb, Sr et Zr à partir du 60e neutron. Dans cette expérience, on observe au contraire une transition plus progressive pour les isotopes de Kr en fonction du nombre de neutrons. Cette étude est un pas décisif vers la compréhension des limites de cette région de transition de phase quantique. Les résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letters [PRL 118, 242501 (2017)].

24 janvier 2017

Une équipe internationale menée par l’Irfu et RIKEN (Japon) a conçu et conduit une expérience pour réaliser la première mesure de la spectroscopie du 110Zr. C’est un noyau clef pour comprendre la structure des noyaux les plus exotiques et la genèse des éléments lourds dans l’univers. Les résultats seront publiés en Janvier 2017 dans Physical Review Letters, et distingués comme “suggestion de l'éditeur”. Les scientifiques franchissent ainsi une nouvelle étape dans la compréhension des manifestations de l’interaction nucléaire.

14 novembre 2017

Les physiciens de la collaboration Compass au Cern, dont fait partie une équipe de l’Irfu, viennent de publier les résultats d’une mesure sur la structure en quarks du proton [1] pour le moins originale. Cette mesure, attendue depuis longtemps, tend à confirmer l’une des prédictions de la théorie de l’interaction forte, la Chromodynamique Quantique (QCD). En effet, d’après la QCD, une prédiction appelée « factorisation », stipule que la réaction complexe entre deux particules lors d’une collision nucléaire de suffisamment grande énergie peut être séparée en deux contributions : l’interaction elle-même et les fonctions de distribution des quarks à l’intérieur des particules en interaction. Pour examiner le concept de factorisation, les expérimentateurs ont mesuré une même quantité physique, appelée asymétrie, mais en employant deux processus différents : avec un faisceau de muons en premier lieu et avec un faisceau de pions ensuite.  Le résultat est original car paradoxalement, pour confirmer les prédictions de la QCD, les deux expériences doivent fournir des résultats de signes opposés.

18 juillet 2017

A l’initiative de physiciens du DPhN, la collaboration internationale COMPASS au CERN a mené un programme de mesures de haute précision concernant la production de kaons. La méthode a consisté à étudier les kaons chargés négativement K- d’une part, et les kaons chargés positivement K+ d’autre part, afin d’accéder séparément aux quarks et antiquarks étranges impliqués dans la réaction de diffusion d’un lepton sur un nucléon. Ces résultats viennent d’être publiés dans la revue Physics Letters B [1]. Ils contraignent des quantités fondamentales de la structure du nucléon relatives aux quarks dits étranges, et les mécanismes physiques de production de particules composées de quarks étranges. Notamment, on soupçonne les quarks étranges d’être responsables d’une fraction non négligeable du spin du nucléon sans pouvoir l’établir avec certitude ; la connaissance de ces probabilités permettra de progresser sur cette question.

17 janvier 2017

 

L’image dynamique de la structure interne du nucléon s’exprime au travers de facteurs de forme électromagnétiques. La diffusion d’électrons permet de caractériser cette matière, dont la concentration à l’intérieur d’un rayon d’environ 1 fm (10-15 m) est loin d’être uniforme. Cette même matière peut se créer suite à une annihilation électron-positron ainsi que disparaître dans la rencontre avec l’antimatière, lors d’une collision proton-antiproton. De manière remarquable, ce sont les mêmes facteurs de forme qui sont mesurés par les sections efficaces et les distributions angulaires de toutes ces réactions. Ils portent les secrets de la formation de la matière à partir du vide crée par l’annihilation. L’Irfu, depuis les expériences à Saclay (ALS), a participé à plusieurs expériences sur ce sujet, en diffusion (Jefferson Lab, Etats-Unis) et en annihilation (SLAC, Etats-Unis). Une expérience future pourra mesurer de façon précise ces facteurs de forme sur un grand domaine cinématique : l’expérience PANDA (FAIR, Allemagne). Une simulation détaillée prédisant les signaux attendus sur une telle machine a récemment été publiée dans la prestigieuse revue EPJA, qui a choisi de souligner la qualité de ce travail en y consacrant sa couverture. La précision élevée de cette expérience d’annihilation permettra pour la première fois la connaissance individuelle des facteurs de forme électrique et magnétique dans ce régime cinématique.

 

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