SPIN DU PROTON

2.  Succès et limites de la chromodynamique

La chromodynamique quantique a remarquablement passé l'épreuve des différents tests expérimentaux, répétés maintes fois, et peu de physiciens doutent aujourd'hui de sa pertinence. Mais elle n'explique pas encore pourquoi la matière se présente sous la forme qu'on lui connaît : en d'autres termes, par quel mécanisme les quarks et les gluons sont-ils confinés dans les protons et les neutrons ? Il peut paraître paradoxal que la théorie soit avérée alors qu'elle n'est pas à même de décrire les états les plus simples – protons et neutrons – en termes de quarks et de gluons. Cela est dû à de remarquables propriétés de factorisation qui permettent de comparer des quantités expérimentalement mesurables aux résultats de calculs faits au niveau des quarks et des gluons, et cela indépendamment des mécanismes de confinement de ces particules dans les protons ou les neutrons.

Restait donc aux expérimentateurs à explorer finement la structure du proton pour guider les physiciens vers de nouveaux outils théoriques permettant de la comprendre. C'est dans ce cadre qu'une série d'expériences de diffusion d'électrons (ou de muons) sur des protons et des neutrons polarisés ont été menées ces dernières années au S.L.A.C. (Stanford Linear Accelerator Collider) de l'université Stanford (Californie) et au Cern (Laboratoire européen pour la physique des particules), installé près de Genève, de part et d'autre de la frontière franco-suisse.