Liste de particules - Définition

Introduction

Cet article est une liste de particules en physique des particules, incluant les particules élémentaires actuellement connues et hypothétiques, ainsi que les particules composites qui peuvent être construites à partir d'elles.

Particules élémentaires

Une particule élémentaire est une particule ne possédant aucune structure interne mesurable, c’est-à-dire qu'elle n'est pas composée d'autres particules. Il s'agit des objets fondamentaux de la théorie quantique des champs. Les particules élémentaires peuvent être classées selon leur spin, les fermions possédant un spin demi-entier et les bosons un spin entier.

Modèle standard

Le modèle standard décrit l'état actuel des connaissances des particules élémentaires. Toutes les particules du modèle standard ont été observées, à l'exception du boson de Higgs.

Fermions (spin demi-entier)

Structure du proton : 2 quarks up et un quark down.

Les fermions possèdent un spin demi-entier ; pour tous les fermions élémentaires connus, il s'agit de ½. Chaque fermion possède sa propre antiparticule distincte. Les fermions sont les briques de base de la matière. Ils sont classés suivant qu'ils interagissent par l'intermédiaire de l' interaction forte ou pas. Selon le modèle standard, il existe douze saveurs de fermions élémentaires : six quarks et six leptons.

• Les quarks interagissent par l'intermédiaire de l'interaction forte. Leurs antiparticules respectives sont les antiquarks. Il existe six saveurs de quarks :

Génération	Nom / Saveur		Charge électrique (e)	Masse (MeV)	Antiquark
1	Up	(u)	+2/3	1,5 à 4	Anti-up
	Down	(d)	−1/3	4 à 8	Anti-down
2	Strange	(s)	−1/3	80 à 130	Anti-strange
	Charm	(c)	+2/3	1 150 à 1 350	Anti-charm
3	Bottom	(b)	−1/3	4 100 à 4 400	Anti-bottom
	Top	(t)	+2/3	170 900 ± 1 800	Anti-top

• Les leptons n'interagissent pas par l'intermédiaire de l'interaction forte. Leurs antiparticules respectives sont les antileptons (même si l'antiparticule de l'électron est appelée positron pour des raisons historiques). Il existe six saveurs de leptons :

Lepton chargé / antiparticule				Neutrino / antineutrino
Nom	Symbole	Charge électrique (e)	Masse (MeV)	Nom	Symbole	Charge électrique (e)	Masse (MeV)
Électron / positron		−1 / +1	0,511	Neutrino électronique / antineutrino électronique		0	< 0,0000022
Muon		−1 / +1	105,7	Neutrino muonique / antineutrino muonique		0	< 0,17
Tauon		−1 / +1	1 777	Neutrino tauique / antineutrino tauique		0	< 15,5

Note : on sait que les masses des neutrinos ne sont pas nulles à cause de l'effet d'oscillation, mais elles sont suffisamment faibles pour ne pas avoir été mesurées directement en 2006.

Bosons (spin entier)

Les bosons possèdent un spin entier. Les interactions élémentaires sont transmises par les bosons de jauge et leur masse est théoriquement créée par le boson de Higgs. Selon le modèle standard, les bosons élémentaires sont :

Nom	Charge (e)	Spin	Masse (GeV)	Interaction
Photon	0	1	0	Électromagnétisme
W±	±1	1	80,4	Interaction faible
Z0	0	1	91,2	Interaction faible
Gluon	0	1	0	Interaction forte
Higgs	0	0	>115	Voir ci-après

Le boson de Higgs (de spin nul) est prédit par la théorie électrofaible et est la seule particule du modèle standard à ne pas avoir été observée. Dans le mécanisme de Higgs du modèle standard, le boson de Higgs est créé par une brisure spontanée de symétrie du champ de Higgs. La masse intrinsèque des particules élémentaires (tout particulièrement celle des bosons W et Z) est expliquée par leur interaction avec ce champ.

Particules hypothétiques

Les théories supersymétriques prédisent l'existence de plus de particules, aucune n'ayant été confirmée expérimentalement en 2009.

• Le neutralino (spin ½) est une superposition des superpartenaires de plusieurs particules neutres du modèle standard. Il s'agit du candidat principal pour la matière noire. Les super-partenaires des bosons chargés sont appelés charginos.
• Le photino (spin ½) est le super-partenaire du photon.
• Le gravitino (spin 3/2) est le super-partenaire du graviton dans les théories de la supergravité.
• Les sleptons et les squarks (spin 0s) sont les super-partenaires des fermions du modèle standard. Le squark stop (super-partenaire du quark top) est supposé léger et est souvent le sujet de recherches expérimentales.

D'autres théories prédisent l'existence de bosons additionnels :

• Le graviton (spin 2) a été proposé comme vecteur de la gravitation dans les théories de gravitation quantique.
• Le graviscalaire (spin 0).
• L'axion (spin 0) est une particule pseudo-scalaire introduite par la théorie de Peccei-Quinn afin de résoudre le problème de l'absence de violation de la symétrie CP dans la chromodynamique quantique.
• Le saxion (spin 0) et l'axino (spin 1/2) forment avec l'axion un super-multiplet dans les extensions supersymétriques de la théorie de Peccei-Quinn.
• Le boson X et le boson Y, prédits par les théories de grande unification comme des équivalents plus massifs des bosons W et Z.
• Le photon magnétique

Le monopôle magnétique est le nom général de particules possédant une charge magnétique non-nulle ; elles sont prédites par certaines théories de grande unification.

Un tachyon est une particule hypothétique qui voyage plus rapidement que la vitesse de la lumière et possède une masse au repos imaginaire

Le préon était une sous-structure théorique des quarks et des leptons, mais les collisionneurs n'ont pas prouvé leur existence.