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À l'intérieur du noyau atomique, le neutron comprime son nuage de gluons, et c'est la première fois que ce phénomène est mesuré.
Un neutron à l'intérieur d'un noyau atomique ressemble à un ressort comprimé. Son nuage de gluons, qui colle les quarks entre eux, devient plus dense. Auparavant, ce n'était qu'une hypothèse, mais désormais, des physiciens ont mesuré cet effet pour la première fois.
Dans l'expérience, un faisceau d'électrons frappait du deutérium liquide et produisait des photons. Ces photons éjectaient deux gluons du neutron, ce qui donnait naissance à un méson J/ψ. Ce méson se désintégrait en une paire électron-positon, détectée par le détecteur. En mesurant la fréquence de production du méson, les scientifiques ont déduit la densité d'empilement des gluons.
Le méson J/ψ est trois fois plus lourd que le proton. Pour le produire, il faut un photon d'énergie d'au moins 8,2 GeV, comme si le photon devait soulever une pierre très lourde.
En comparant un neutron dans le noyau et un proton libre, les physiciens ont constaté que le nuage de gluons se comprime dans le noyau. Le rayon du nuage est passé de 0,52 à 0,48 femtomètre. C'est comme si un ressort devenait plus court de l'épaisseur d'un cheveu, mais pour les physiciens, c'est un signal important.
Désormais, les scientifiques vont mesurer les nuages de gluons dans des noyaux plus lourds afin de comprendre comment la matière se comporte dans les conditions les plus denses.
Le méson J/ψ a été découvert en 1974 simultanément par deux groupes et a été la première confirmation de l'existence du quark charmé. Sa masse est d'environ 3.1 GeV, soit trois fois celle du proton, c'est pourquoi la production d'un tel méson nécessite un photon d'énergie d'au moins 8.2 GeV.