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Quark

Introduction

Quarks
Propriétés générales
Classification Fermions
Composition Élémentaire
Propriétés physiques
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) • u : 1,5 à 4,0 MeV.c-2

• d : 4 à 8 MeV.c-2
• s : 80 à 130 MeV.c-2
• c : 1,15 à 1,35 GeV.c-2
• b : 4,1 à 4,4 GeV.c-2
• t : 173 ± 3 GeV.c-2

Charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) • u : +2/3 e : +1,07×10-19 C

• d : -1/3 e : -5,34×10-20 C
• s : -1/3 e : -5,34×10-20 C
• c : +2/3 e : +1,07×10-19 C
• b : -1/3 e : -5,34×10-20 C
• t : +2/3 e : +1,07×10-19 C

Spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au...) 1/2
Durée de vie (La vie est le nom donné :) -

Les quarks sont des fermions que la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...).

Description

La théorie des quarks a été formulée par le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot physicien dérive du...) Murray Gell-Mann, qui s'est vu décerner le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures scientifiques...) en 1969.

Murray Gell-Mann, lauréat du prix Nobel de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) pour avoir découvert les quarks.

Le mot quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière.) provient d'une phrase du roman Finnegans Wake de James Joyce : « Three Quarks for Muster Mark ! »

Couleur

Les quarks possèdent également un autre nombre quantique (Un nombre quantique est, en mécanique quantique, un élément d'un jeu de nombres permettant de définir l'état quantique complet d'un système. Chaque nombre quantique définit la valeur d'une quantité...) que l'on a nommé charge de couleur (En physique des particules , la charge de couleur est une propriété des quarks et des gluons qui ont leur propre interaction forte dans le contexte de la chromodynamique quantique. Il y a une analogie avec la notion de charge électrique des...). Un quark peut être « rouge », « vert » ou « bleu », mais il peut changer de couleur en échangeant un gluon (Le gluon est le boson responsable de l'interaction forte. Les gluons confinent les quarks ensemble, ce qui permet l'existence des protons et des neutrons, ainsi que des autres hadrons. Ils ont une masse probablement nulle...) (voir plus bas).

À chaque quark correspond une antiparticule (A chaque type de fermions fondamentaux correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l' électron est associé au positron, et les quark, à leurs antiquark. La...), nommée anti-quark, de même masse, mais de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) électrique opposée et de charge de couleur complémentaire, appelée anti-couleur : un anti-quark peut ainsi être « anti-rouge » , « anti-vert » ou « anti-bleu ».

La couleur ici est une analogie qui rend compte du fait que l'on n'observe jamais de quark seul. À cause du phénomène de confinement des quarks, on ne peut observer que des particules « blanches », c'est-à-dire formée par exemple de trois quarks de couleurs différentes : un rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), un bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre...) et un vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé...) (ce qui donne un baryon) — qui en synthèse additive des couleurs donnent une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) blanche — , ou de deux quarks de couleurs complémentaires, comme rouge et anti-rouge (ce qui donne un méson).

La charge « de couleur » est la source de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) forte : l'interaction nucléaire entre les nucléons et plus généralement entre les hadrons est dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la quantité dont elle dépend, son argument, change. Plus précisément, une dérivée est une expression...) de l'interaction « de couleur ». Comme l'interaction entre atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un...) et entre molécules est elle-même dérivée de l'interaction électromagnétique entre protons et électrons.

Cette interaction « de couleur » est de type tripolaire, alors que l'interaction électromagnétique est dipolaire (+ et -). C'est ainsi que l'on a choisi de les nommer par rouge-vert-bleu, car comme la neutralité est la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus souvent comme...) pour l'électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans leur synthèse du champ électromagnétique : le champ...), la résultante neutre « blanche » est la norme pour les particules constituées par cette interaction.

Propriétés

Ces particules de spin 1/2 sont de six sortes, appelées saveurs, auxquelles on a donné des noms poétiques. Les noms anglais restent plus utilisés. Les quarks ont pour particularité de posséder une charge électrique fractionnaire de la charge électrique élémentaire (celle de l'électron) :

Quark Nom anglais (français) Fraction de charge électrique élémentaire
d Down (Bas) -1/3
u Up (Haut) +2/3
s Strange (Étrange) -1/3
c Charm (Charme) +2/3
b Bottom, Beauty (Beau) -1/3
t Top, Truth (Top) +2/3

Parenthèse historique

Originellement, les noms des quarks b et t, bottom (« tout en bas ») et top (« tout en haut »), ont été choisis par analogie avec ceux des quarks u (up, « vers le haut ») et d (down, « vers le bas »). Très rapidement, ces quarks ont cependant été renommés en beauty (« beauté ») et truth (« vérité »), noms qui sont devenus les standards. Cependant, l'absence de preuve expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit...) du quark t (mis en évidence seulement en 1994) relança le doute quant à la validité du modèle des quarks, et l'adage « the quark model has no truth » (« le modèle des quarks n'a pas de vérité/n'est pas vrai ») conduit à la raréfaction de l'utilisation du couple de termes beauty/truth en faveur des termes bottom/top initialement introduits. Malgré l'existence avérée du quark t, l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) actuel privilégie les noms bottom et top.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0. Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page.

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