Physique des Particules

Le Groupe Physique des particules du CPHT

Coordinateur : Stéphane Munier

  • Membres permanents :

Cédric Lorcé
Cyrille Marquet 
Urko Reinosa
Claude Roiesnel

  • Doctorants :

Anh-Dung Le
Pablo Guerrero Rodriguez
Jan Maelger

  • Post-Doctorants :

Arturo Amor
Sabrina Cotogno
Anderson Kohara
Daniel Kroff Fogaça
Arkadiusz Trawinski
Shu-Yi Wei

  • Chercheur émérite :

Bernard Pire

 

Activité de recherche

La chromodynamique quantique (QCD) est la théorie établie des interactions fortes, une des forces fondamentales de la Nature. Elle décrit certaines des propriétés les plus intrigantes, et dans une large mesure encore mystérieuses, de la physique : le confinement, selon lequel les constituants élémentaires sensibles à l'interaction forte (les quarks et les gluons), ne sont jamais observés individuellement mais seulement dans des états liés (les hadrons), et la brisure spontanée de symétrie chirale, responsable de la plus grande partie de la masse de ces états liés. À haute température et/ou densité, la QCD prédit une phase déconfinée de la matière, le plasma quark-gluon, dont la recherche et l'étude ont guidé des programmes expérimentaux passés, présents et futurs, et qui pourrait être pertinent pour comprendre l'Univers primordial, et la physique de certains objets stellaires denses.

La QCD est une théorie des champs quantiques cohérente, et possède un pouvoir prédictif considérable : elle permet en principe de calculer la hiérarchie des masses des hadrons tout comme les taux de désintégration hadronique et nucléaire et les sections efficaces de diffusion de hadrons. Elle permet aussi d'étudier la transition de phase à la phase déconfinée de la matière. Cependant, la QCD étant une théorie de jauge non abélienne, le calcul des grandeurs physiques présente des grands difficultés techniques, qui appellent le développement de nouvelles méthodes de calcul, à la fois perturbatives et nonperturbatives, analytiques et numériques. De plus, le comportement d'une théorie asymptotiquement libre étant notoirement contre-intuitif, parvenir à une compréhension physique claire des phénomènes observés est toujours un défi.

Pour ces raisons, bien que la QCD ait été formulée dès les années 1970, de nombreuses questions fondamentales restent encore aujourd'hui sans réponse satisfaisante. Comment les constituants des nucléons, les quarks et les gluons, sont-ils distribués spatialement ? Comment les spins des nucléons résultent-il des spins et des momenta angulaires orbitaux de leurs constituants ? Quelle est la structure détaillée du diagramme de phase QCD au-delà de la division principale entre une phase confinée et une phase déconfinée ? Comment penser les régimes nonperturbatifs de la théorie, à couplage fort, ou à couplage faible mais à grand champ ? Comment la classification des phénomènes en phénomènes perturbatifs ou non-perturbatifs dépend-elle des détails de la procédure de fixation de la jauge ? Telles sont quelques-unes des questions abordées par le groupe de physique des particules du CPHT. L'étude de la QCD à un niveau fondamental, en liaison étroite avec les données expérimentales les plus récentes recueillies auprès des accélérateurs ou des collisionneurs actuels et futurs, est en effet l'objectif principal du groupe. Nous étudions théoriquement plusieurs aspects complémentaires de la QCD, de la structure-même des nucléons vue par les sondes à basse énergie, aux propriétés de la matière hadronique et nucléaire dense dans les collisions entre hadrons et noyaux à très haute énergie.

Français