![\"\"](\"https:\/\/web.umons.ac.be\/app\/uploads\/sites\/31\/2019\/04\/atom.jpg\")
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Toute la mati\u00e8re qui nous entoure est faite d\u2019atomes, form\u00e9s d\u2019un noyau entour\u00e9 d\u2019un cort\u00e8ge \u00e9lectronique. Le noyau est un agr\u00e9gat de protons et de neutrons, eux-m\u00eames constitu\u00e9s de particules \u2013 \u00e0 ce jour les plus \u00e9l\u00e9mentaires connues \u2013 les quarks. Les quarks jouissent d\u2019une propri\u00e9t\u00e9 tr\u00e8s particuli\u00e8re\u00a0: ils interagissent faiblement entre eux quand ils sont tr\u00e8s proches et tr\u00e8s fortement lorsqu\u2019ils sont distants l\u2019un de l\u2019autre. Tenter de briser un proton en y injectant beaucoup d\u2019\u00e9nergie (dans un acc\u00e9l\u00e9rateur de particules, par exemple) ne sert qu\u2019\u00e0 produire de nouvelles particules, en vertu de la c\u00e9l\u00e8bre \u00e9quivalence entre la masse et l\u2019\u00e9nergie. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne est d\u00fb au fait que les quarks peuvent porter trois charges diff\u00e9rentes que l\u2019on a d\u00e9sign\u00e9es sous le nom de \u00ab\u00a0couleur\u00a0\u00bb. Les quarks sont oblig\u00e9s de s\u2019assembler en combinaison annulant la charge de couleur (un peu comme une charge \u00e9lectrique positive et une charge \u00e9lectrique n\u00e9gative s\u2019attirent pour se neutraliser), ce qui est possible dans un baryon contenant trois quarks de trois couleurs diff\u00e9rentes (comme des lumi\u00e8res de trois couleurs fondamentales forment du blanc en se superposant) ou dans un m\u00e9son contenant un quark d\u2019une couleur et un antiquark (quark d\u2019antimati\u00e8re) de l\u2019anti-couleur correspondante (la charge \u00e9lectrique n\u00e9gative pouvant \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme l\u2019anti-charge de la charge \u00e9lectrique positive). L\u2019interaction entre un (anti)quark et un autre (anti)quark se fait par \u00e9change de couleur gr\u00e2ce \u00e0 un autre type de particule appel\u00e9e gluon, qui a la particularit\u00e9 de porter \u00e0 la fois une charge de couleur et une charge d\u2019anti-couleur (par exemple, un quark rouge devient vert en \u00e9mettant un gluon rouge-anti-vert qui est capt\u00e9 par un quark vert qui devient alors rouge). La th\u00e9orie d\u00e9crivant cette interaction est appel\u00e9e chromodynamique quantique (habituellement abr\u00e9g\u00e9e en QCD pour \u00ab\u00a0quantum chromodynamics\u00a0\u00bb).<\/p>\n
Alors que les baryons (dont les protons et neutrons font partie) et les m\u00e9sons sont connus depuis fort longtemps, la QCD pr\u00e9dit l\u2019existence d\u2019autres types de particules, mais qui ne sont pas encore observ\u00e9es. Citons (q pour quark, q pour antiquark, g pour gluon)\u00a0: les t\u00e9traquarks (qqqq), les pentaquarks (qqqqq), les dibaryons (qqqqqq), les m\u00e9sons hybrides (qqg), les baryons hybrides (qqqg), les boules de glu (gg, ggg\u2026). Un important programme exp\u00e9rimental de recherches vient d\u2019\u00eatre approuv\u00e9 au Jefferson Lab (JLab) pour produire et \u00e9tudier les baryons hybrides. Le probl\u00e8me est qu\u2019il est difficile de distinguer ces particules des baryons ordinaires qui seront in\u00e9vitablement produits en m\u00eame temps. Le but de mon travail est de fournir des donn\u00e9es th\u00e9oriques fiables concernant ces baryons hybrides pour guider le travail des exp\u00e9rimentateurs.<\/p>\n
Malheureusement, la QCD poss\u00e8de une structure math\u00e9matique tr\u00e8s riche qui emp\u00eache toute solution analytique \u00e0 basse \u00e9nergie, dans le domaine de production des baryons hybrides. De plus, la constante de couplage naturelle de la th\u00e9orie est de l\u2019ordre de 1, ce qui interdit tout d\u00e9veloppement en s\u00e9rie des calculs pour cette constante. Il est donc n\u00e9cessaire d\u2019utiliser des techniques particuli\u00e8res pour pouvoir les effectuer. Celle pour laquelle j\u2019ai acquis une certaine expertise par mes recherches pr\u00e9c\u00e9dentes est la QCD \u00e0 grand nombre N de couleurs (LNQCD pour \u00ab\u00a0large N QCD\u00a0\u00bb). L\u2019id\u00e9e est de fabriquer artificiellement un petit param\u00e8tre 1\/N et de faire tendre N vers l\u2019infini. La th\u00e9orie devient alors plus simple et il est possible de calculer des masses de particules et des caract\u00e9ristiques de production et de d\u00e9sint\u00e9gration. Le miracle est que cette approximation fournit des r\u00e9sultats pertinents pour le cas N\u00a0=\u00a03 qui correspond \u00e0 la situation physique. Cette technique n\u00e9cessite toutefois l\u2019apport d\u2019autres mod\u00e8les pour fixer les valeurs des param\u00e8tres non pr\u00e9dits par la LNQCD.<\/p>\n
Une proc\u00e9dure int\u00e9ressante est d\u2019utiliser un mod\u00e8le potentiel o\u00f9 la dynamique du syst\u00e8me est contr\u00f4l\u00e9e par une \u00e9quation de type Schr\u00f6dinger. Dans la LNQCD, un baryon hybride devient un syst\u00e8me compos\u00e9 de N quarks et de 1 gluon. Il faut donc \u00eatre capable de r\u00e9soudre un probl\u00e8me quantique \u00e0 (N\u00a0+\u00a01) corps. C\u2019est l\u00e0 qu\u2019intervient l\u2019expertise de mon service d\u2019accueil \u00e0 l\u2019UMONS qui a perfectionn\u00e9 une technique particuli\u00e8re appel\u00e9e \u00ab\u00a0th\u00e9orie des enveloppes\u00a0\u00bb. Le but de mon travail est donc de combiner cette m\u00e9thode de calcul avec la LNQCD pour d\u00e9terminer les propri\u00e9t\u00e9s des baryons hybrides, avec l\u2019espoir de mieux conna\u00eetre cette nouvelle forme de mati\u00e8re.<\/p>\n
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Cintia Willemyns b\u00e9n\u00e9ficie d\u2019une bourse postdoctorale de l\u2019Institut Complexys lui permettant de poursuivre ses recherches au sein du d\u00e9partement \u00ab Physique Nucl\u00e9aire et Subnucl\u00e9aire \u00bb dirig\u00e9 par Claude Semay. Son travail porte sur la chromodynamique quantique, qui est la th\u00e9orie de l\u2019interaction nucl\u00e9aire forte, et la caract\u00e9risation d\u2019un type de particule exotique appel\u00e9e \u00ab baryon hybride \u00bb.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":248,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[54],"tags":[],"class_list":["post-246","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-prix-bourses-et-distinctions"],"yoast_head":"\n