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La recherche des pentaquarks (et destétraquarks) est devenue un sujet d’étude à part entière en physique expérimentale[2], et plusieurs pentaquarks ont été produits auLHC, de type ccqqq[a],[3].
Toutefois, un nouveau groupe, celui desbaryons exotiques, a été introduit dans la classification des particules à la suite de leur découverte. Ce groupe contient les pentaquarks et d'autres particules similaires.
Plusieurs expériences auraient mis en évidence l'existence des pentaquarks :
L'article de 2017 précise :« ExpérienceSPring-8 au Japon, une particule interprétée comme un pentaquark de masse 1,6 fois plus massive qu'un proton (conforme au calcul de 1997) et d'une durée de vie de l'ordre de 10−23seconde. Il est aujourd'hui très peu probable que soit bien un pentaquark[2] ».
Ces résultats ont été mis en doute en2005 par les chercheurs duJefferson Lab qui n'ont pas réussi à détecter la particule, malgré une précision statistique dix fois supérieure aux recherches entreprises par leur laboratoire et d'autres en 2004. De plus, en analysant le précédent enregistrement qui les avait conduits à affirmer l'existence du pentaquark, les physiciens[7] conclurent que le signal ne se distinguait que très faiblement du bruit de fond.
Le, leCERN annonce officiellement que les données fournies par le détecteurLHCb duGrand collisionneur de hadrons ont permis d'observer des particules composées de cinq quarks (deuxup, undown, uncharm et un anti-charm) et de charge +1, lors de la désintégration du baryon[8],[9],[10].Diagramme de Feynman d'un baryon lambda (Λ0 b) se décomposant en un pentaquark (P+ c) et un kaon (K−).
Le, la collaborationLHCb publie la découverte de trois nouveaux états[b] d'un même pentaquark, de masses 4 312,4 440 et4 457MeV[11]. Tous trois sont constitués de deux quarksup, undown, uncharm et unanticharm, mais qui seraient organisés différemment.
L'organisation interne des pentaquarks est sujette à débat.
Pour certains théoriciens, un pentaquark est simplement, comme unbaryon ou unméson, un ensemble non structuré de quarks liés par l'échange degluons[12].
Une troisième hypothèse, dite « moléculaire », est qu'un pentaquark est constitué d'un baryon (trois quarks liés par l'échange de gluons) et d'un méson (un quark et un antiquark liés par l'échange de gluons), liés par l'échange demésons pi[12]. La découverte par l'expérienceLHCb de trois nouveaux états[b] d'un même pentaquark[11] conforte cette hypothèse : d'une part les masses correspondant à ces trois états sont légèrement inférieures à la somme des masses d'un baryon et d'un méson (ou d'un méson dans un état excité, selon les cas), signe d'une liaison baryon-méson, et d'autre part l'enfermement duquark charmé et de son antiparticule dans deux ensembles séparés (le baryon et le méson, respectivement) expliquerait qu'ils ne s'annihilent pas.
