Hadron - Définition

Un hadron est un composé de particules subatomiques régi par l'interaction forte. Dans le Modèle Standard de la Physique des particules, ces particules sont composées de quarks et/ou d'anti-quarks ainsi que de gluons.

Les particules constituant un hadron sont appelées de manière générique partons. Les quarks (ou antiquarks) présents dans le hadron tout le long de son existence sont appelés quarks de valence, à l'opposé des particules (paires quark-antiquark et gluons) qui apparaissent et disparaissent en permanence dans le hadron, du fait de la mécanique quantique, qui sont appelées particules virtuelles. Les gluons sont les vecteurs de l'interaction forte, qui maintient les quarks ensemble.

Hadrons communs

Les hadrons communs sont classés selon leurs constituants en différentes sous-familles :

• Mésons : hadrons bosoniques (voir boson), formés par des configurations de paires quark/antiquark.
• Baryons : hadrons fermioniques (voir fermion), formés de trois quarks.

Hadrons exotiques

D'autres formes de hadrons ont été imaginées par les théoriciens mais, pour la plupart, elles n'ont pas encore été observées. Il s'agit des hadrons exotiques.

• Les baryons exotiques sont théoriquement formés d'un nombre impair de quarks et d'antiquarks. Les plus connus sont les pentaquarks qui sont formés de quatre quarks et d'un antiquark. Certaines données expérimentales récentes laissent croire que le pentaquark serait apparu durant différentes expériences. Ces observations sont toutefois controversées.
• Les mésons exotiques sont théoriquement formés d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks. Parmi eux, les tetraquarks, qui sont formés de deux quarks et de deux antiquarks. Pour le moment, ils n'ont pas été observés.
• Les mésons hybrides sont théoriquement formés d'une paire quark-antiquark et d'un gluon réel (c'est-à-dire qui existe en permanence et non pas fugitivement lors de l'interaction entre deux quarks). Les mésons hybrides n'ont pas été observés pour l'instant.
• Les boules de glu (en anglais, glueballs) sont théoriquement uniquement composées de gluons et ne comportent pas de quarks de valence. Ces états sont très difficiles à distinguer des mésons ordinaires mais pourraient expliquer certains comportements étranges lors d'interactions entre hadrons et leptons (voir théorie de Regge).

Résonances hadroniques

Comme les hadrons sont des particules composites, ils peuvent aussi apparaître sous des états excités que l'on appelle résonances hadroniques. Un grand nombre de ces états excités ont été observés pour chacun des types de hadrons. Ces états s'estompent rapidement (en quelques 10⁻²⁴ s), par l'interaction forte.