Le proton, toujours hors norme

Vue d’artiste du proton, composé de trois quarks reliés entre eux par l’interaction forte, portée par des gluons.

1 Le proton est décidément un objet mystérieux. Bien qu’il ait été découvert il y a plus de cent ans, nombre de ses propriétés restent encore mal comprises. C’est le cas de sa polarisabilité électrique, c’est-à-dire sa capacité à se déformer en présence d’un champ électrique. Lorsque cette caractéristique a été mesurée il y a près de vingt ans, une anomalie a été observée dans les données. Les physiciens pensaient qu’il s’agissait d’une fluctuation statistique, c’est-à-dire un signal dû au hasard sans signification physique. Mais Ruonan Li et Nikos Sparveris, de l’université Temple, à Philadelphie, aux États-Unis, et leurs collègues ont reproduit cette expérience en améliorant la précision des mesures… et ils observent encore une fois l’anomalie !

2 Le proton est un assemblage composite de quarks et de gluons dont la cohésion est assurée par l’interaction forte, décrite par la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). « Cette théorie prédit que la polarisabilité électrique décroît à mesure qu’augmente l’énergie avec laquelle le proton est sondé », explique Nikos Sparveris. Si cette tendance a bien été confirmée, elle est interrompue par l’anomalie qui suggère que, sur une étroite plage d’énergie, le proton devient beaucoup plus déformable.

3 Or, aux énergies utilisées pour sonder le proton en utilisant un faisceau d’électrons, la QCD est difficile à modéliser et les chercheurs s’appuient sur ce qu’ils nomment des « modèles effectifs » qui ne prévoient pas l’anomalie. Celle-ci indiquerait-elle que les modèles sont à revoir ? D’autres expériences sont prévues, utilisant des stratégies différentes, pour résoudre cette énigme.