Les collaborations CDF et D0 du Tevatron viennent de recevoir le prix 2019 de la physique des particules et des hautes énergies attribué par la société européenne de physique pour la découverte du quark top en 1995 et les mesures détaillées de ses propriétés de 1995 à nos jours. Ce prix récompense ainsi les physiciens et ingénieurs de l'Irfu qui ont contribué à la construction du détecteur D0, à la découverte du quark top, et ont mené de nombreuses études sur la physique du quark top.
Le Tevatron est un collisionneur proton-antiproton mis en service en 1986 au Fermilab près de Chicago (USA). A cette époque, l'existence du quark top était prédite en tant que membre de la 3e famille de fermions élémentaires du modèle standard de la physique des particules. Si sa traque commença à la fin des années 70, ce sont les expériences D0 et CDF du Tevatron qui mirent en évidence en 1995 la particule élémentaire la plus massive jamais observée, presque aussi lourde qu'un atome d'or. Sa grande masse lui fait jouer un rôle tout particulier dans le bestiaire du modèle standard. Par exemple, il a une très forte interaction avec le boson de Higgs et pourrait être impliqué dans le mécanisme de Higgs de brisure de symétrie électrofaible responsable de la masse des particules élémentaires. D'une manière générale, sa grande masse permet aussi de tester le modèle standard à des échelles d'énergie du TeV, où de nouveaux phénomènes pourraient survenir.
Après la découverte, à mesure que la statistique de quarks top détectés augmentait, ses propriétés ont pu être mesurées et testées, parmi lesquelles : masse, temps de vie, spin, charge, mécanisme de production, modes de désintégration. Le Run II du Tevatron de 2001 à 2011 a multiplié la statistique par un facteur 100, ouvrant la possibilité de mesures de précision. La particule continue d'être étudié de nos jours grâce au LHC, véritable usine à quarks top.
Article de mars 1995 du Figaro, relatant la découverte du quark top.
Test faisceau en 1988 au CERN pour le TRD construit à Saclay.
Les équipes de l'Irfu, à l'époque « DPhPE », ont participé à la construction de D0 à la fin des années 1980 en mettant au point un de ses sous-éléments, le TRD (transition radiation detector). Ils ont ensuite participé à la découverte du quark top.
Au Run II, les physiciens de l'Irfu ont joué un rôle de premier plan. D'une part ils ont mené de nombreuses études sur le quark top : mesures de la masse et de la section-efficace de production, tests de la production électrofaible, mesures des asymétries de production, du spin et de la polarisation, mesure du couplage au boson W. D'autre part ils ont coordonné les activités du groupe top de D0 de 2008 à nos jours. Le prix attribué par la société européenne de physique récompense ainsi plusieurs générations d'ingénieurs, physiciens et doctorants de l'Irfu. Ce prix vient d'être remis lors de la conférence internationale EPS-HEP à Gand en Belgique le 15 juillet.
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Pour en savoir plus :
Intitulé du prix EPS-HEP : lien vers le pdf
Publications sur le quark top et thèses de doctorat à l'Irfu : lien
Contact : Boris Tuchming
• Constituants élémentaires et symétries fondamentales › Physique des particules auprès des collisionneurs
• Le Département de Physique des Particules (DPhP)
• D0
