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.