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L’intérêt
pour l’étude des mésons vecteurs dans la matière nucléaire est lié à la
recherche d’un signal pour une restauration partielle de la symétrie
chirale du vide de la Chromodynamique Quantique (QCD), la théorie
fondamentale des interactions fortes. Au niveau du lagrangien de QCD, la
symétrie chirale (liée au fait que dans la limite des masses nulles,
les quarks d’hélicité différente n’interagissent pas) est presque
exacte. Elle est violée cependant dans les états physiques et en
particulier dans le vide, qui est une superposition de paires de
quarks-antiquarks qui brisent la symétrie chirale (on parle de brisure
spontanée de la symétrie). Lorsque la densité baryonique ou la
température augmente, des théories prédisent une restauration graduelle
de cette symétrie du vide de QCD et, de façon corrélée, une modification
des propriétés (masses, largeurs) de certains hadrons, en particulier
des mésons vecteurs (r,w,f) (voir tableau ci_dessous).
La décroissance des mésons vecteurs en paires (e+,e-) a un faible rapport de branchement (quelques 10-5)
mais c’est le seul mode qui soit quasiment exempt de distorsions car
les électrons interagissent peu avec la matière nucléonique environnante
alors que les modes hadroniques sont pollués par les effets des
reinteractions ( voir figure ci-dessous).
La
collaboration HADES se propose de rechercher et de mesurer un signal de
restauration de la symétrie chirale dans des expériences de collisions
C+C ou Au+Au à 1 GeV/nucléon où une matière dense (2 à 3 fois la densité
nucléaire normale) et chaude (T 80 MeV) sera produite pendant un temps
assez long par rapport à la durée de vie du méson r
pour qu’il décroisse avec une grande probabilité à l’intérieur de cette
zone. Ces expériences seront complétées par des mesures en faisceaux de
protons pour normaliser l’effet éventuellement observé.
Pour l’étude du méson w
qui, à cause de sa trop grande durée de vie, décroît dans les
collisions d’ions lourds le plus souvent à l’extérieur de la zone dense,
les expériences prévues avec le faisceau de p- du GSI sont mieux adaptées cinématiquement.
L’autre
volet du programme expérimental HADES consiste en l’étude de la
structure électromagnétique de hadrons produits en réactions
élémentaires. Par exemple, on peut avec HADES signer la réaction p+ p p+ pw0 et mesurer finement le facteur de forme de transition
w0p0e+e-.
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