Le proton n'est pas une boule dure, mais plutôt un entrelacement serré de quarks et de gluons. Les gluons sont des particules qui transmettent l'interaction forte, une sorte de colle qui maintient les quarks ensemble. Mais cette colle ne se contente pas de relier : elle exerce une pression.
Dans l'expérience J/ψ-007 à l'accélérateur Jefferson Lab, un faisceau de photons a été dirigé vers des protons. Parfois, un photon, en entrant en collision avec un proton, produisait une particule J/ψ qui se désintégrait ensuite en une paire de muons. En mesurant la fréquence de ce phénomène sous différents angles, les physiciens ont reconstitué la distribution des gluons à l'intérieur du proton.
Il s'est avéré que les gluons sont concentrés plus près du bord du proton et créent une pression compressive. Cette pression empêche les quarks de s'éparpiller : c'est elle, la force qui maintient le proton intact. Les résultats concordent avec les calculs effectués sur des superordinateurs, où les physiciens modélisent le comportement des quarks et des gluons à partir des premiers principes.
Nous avons maintenant une confirmation expérimentale directe de la manière dont les gluons façonnent la structure interne du proton. Cela est important non seulement pour comprendre la constitution de la matière, mais aussi pour les futures expériences sur de nouveaux accélérateurs, où les protons entreront en collision avec une énergie encore plus grande.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.14416
We report on the measurement of the two-dimensional differential cross section for near-threshold J/$$\psi \to \mu^+\mu^-$$ photoproduction from the J/$$\psi$$-007 experiment in Hall C at Jefferson Lab. Our results agree with the previously published J/$$\psi \to e^+e^-$$ results. We extract the integrated photoproduction cross section and find no evidence for open-charm contributions. A combined analysis of both decay channels following a Holographic QCD approach yields improved experimental constraints on the gluonic gravitational form factor $$\mathcal{C}_g(t)$$. Our results agree with recent lattice QCD calculations and we obtain $$\mathcal{C}_g(t)$$ with a comparable statistical precision to lattice QCD. Our results support a spatial picture where gluons dominate at larger radii with a confining inward pressure. This work provides new input for exploring the mechanical properties of gluons inside the proton.
La pression à l'intérieur du proton est des milliards de fois supérieure à celle qui règne au centre d'une étoile à neutrons, l'objet le plus dense connu de l'Univers.
Dans le roman « Le Problème à trois corps » de Liu Cixin, les extraterrestres créent des protons-sophons en les déployant en structures bidimensionnelles — mais même là, il n'est pas mentionné comment la pression des gluons les empêche de se désintégrer.