La création de nouvelles particules lors de collisions à haute énergie, souvent utilisée pour sonder les interactions fondamentales.La production de particules désigne la création de nouvelles particules à partir d'énergie, généralement lors de collisions à haute énergie ou par le biais d'interactions avec des champs. Ce processus est fondamental pour la physique des particules, car il permet aux scientifiques de sonder les constituants élémentaires de la matière et les forces qui les régissent. Lorsque des particules entrent en collision à grande vitesse, l'énergie cinétique peut être convertie en masse, produisant de nouvelles particules qui peuvent être instables et se désintégrer rapidement, laissant des traces que les détecteurs capturent. C'est ainsi que le boson de Higgs a été découvert et que les propriétés des quarks et des gluons sont étudiées.
Le concept est apparu avec le développement des accélérateurs de particules au milieu du XXe siècle, et les premières antiparticules ont été produites dans des expériences sur les rayons cosmiques dans les années 1930. Le modèle standard de la physique des particules, qui décrit la production de particules, a été formulé dans les années 1970.
Lors d'une collision, l'énergie disponible dans le référentiel du centre de masse peut dépasser la masse au repos de particules plus lourdes, permettant leur création via E=mc². Les particules nouvellement créées s'envolent vers l'extérieur, et leurs trajectoires, énergies et produits de désintégration sont mesurés par des détecteurs. Dans certains cas, des particules peuvent également être produites à partir de fluctuations du vide dans des champs électromagnétiques ou gravitationnels intenses, un phénomène qui a été observé dans les collisions d'ions lourds et dont on théorise qu'il se produit près des trous noirs.
La production de particules est utilisée en médecine pour les examens par tomographie par émission de positons (TEP), où des positons sont produits par désintégration radioactive, et dans la thérapie par particules pour le traitement du cancer, où des particules accélérées créent des particules secondaires qui endommagent les tumeurs.
Lors des collisions à haute énergie au Grand collisionneur de hadrons, la densité d'énergie est si élevée qu'elle crée brièvement un état de la matière appelé plasma de quarks et de gluons, qui existait quelques microsecondes après le Big Bang.
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