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LE ZOO
DES HADRONS
L'interaction forte, du fait de la divergence à basse énergie de la constante de couplage, présente une phénoménologie particulière. Les quarks n'apparaissent que sous
forme d' états liés, les hadrons. C'est l'étude et la classification des hadrons selon
leurs propriétés (masse, spin, charge ... ) qui sont à l'origine du modèle des quarks et
de la théorie moderne de l'interaction forte.
7.1 CLASSIFICATION DES HADRONS
7.1.1 Définition
Les années 1950 ont vu l'apparition des premjers accélérateurs de particules, les cyclotrons. En accélérant des protons et en les envoyant sur une cible fixe, d' hydrogène ou de deutérium liquide par exemple, on réalisait des collisions proton-proton
ou proton-neutron avec des énergies dans le centre de masse de quelques centaines
de ke V. À ces énergies, le proton et le neutron peuvent être considérés comme des
particules élémentaires, ce ne sera plus le cas à des énergies plus élevées (voir paragraphe 7.3.3). En mesurant la section efficace d 'interaction en fonction de l 'énergie
dans le centre de masse de la collision, de nombreuses résonances sont observées et
interprétées comme autant de nouvelles particules.
Ces états instables se désintègrent principalement par interaction forte et constituent les hadrons. L'étude des particules produites dans l' état final permet de déterminer la masse et le spin de ces hadrons. Les bosons (spin entier) sont appelés mésons
et les fermions (spin demi-entier) sont les baryons.
La désintégration des mésons, en particulier les plus légers, peut donner lieu à
des états finals sans hadron, tels n° ~ yy ou n+ ~ µ+vµ- En revanche, le nombre
de baryons est conservé dans toutes les interactions, en particulier le baryon le plus
léger est stable : c'est le proton. Pour traduire formellement cet effet on introduit un
nouveau nombre quantique additif conservé, le nombre baryonique B, qui vaut:
• B = 1 pour les baryons.
• B = - 1 pour les antibaryons (antiproton, antineutron). Aucun baryon ne peut
être sa propre antiparticule : le neutron et !'antineutron, bien qu'ayant les mêmes
charges apparentes, sont deux particules distinctes.
• B = 0 pour toutes les autres particules.
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DES HADRONS
L'interaction forte, du fait de la divergence à basse énergie de la constante de couplage, présente une phénoménologie particulière. Les quarks n'apparaissent que sous
forme d' états liés, les hadrons. C'est l'étude et la classification des hadrons selon
leurs propriétés (masse, spin, charge ... ) qui sont à l'origine du modèle des quarks et
de la théorie moderne de l'interaction forte.
7.1 CLASSIFICATION DES HADRONS
7.1.1 Définition
Les années 1950 ont vu l'apparition des premjers accélérateurs de particules, les cyclotrons. En accélérant des protons et en les envoyant sur une cible fixe, d' hydrogène ou de deutérium liquide par exemple, on réalisait des collisions proton-proton
ou proton-neutron avec des énergies dans le centre de masse de quelques centaines
de ke V. À ces énergies, le proton et le neutron peuvent être considérés comme des
particules élémentaires, ce ne sera plus le cas à des énergies plus élevées (voir paragraphe 7.3.3). En mesurant la section efficace d 'interaction en fonction de l 'énergie
dans le centre de masse de la collision, de nombreuses résonances sont observées et
interprétées comme autant de nouvelles particules.
Ces états instables se désintègrent principalement par interaction forte et constituent les hadrons. L'étude des particules produites dans l' état final permet de déterminer la masse et le spin de ces hadrons. Les bosons (spin entier) sont appelés mésons
et les fermions (spin demi-entier) sont les baryons.
La désintégration des mésons, en particulier les plus légers, peut donner lieu à
des états finals sans hadron, tels n° ~ yy ou n+ ~ µ+vµ- En revanche, le nombre
de baryons est conservé dans toutes les interactions, en particulier le baryon le plus
léger est stable : c'est le proton. Pour traduire formellement cet effet on introduit un
nouveau nombre quantique additif conservé, le nombre baryonique B, qui vaut:
• B = 1 pour les baryons.
• B = - 1 pour les antibaryons (antiproton, antineutron). Aucun baryon ne peut
être sa propre antiparticule : le neutron et !'antineutron, bien qu'ayant les mêmes
charges apparentes, sont deux particules distinctes.
• B = 0 pour toutes les autres particules.
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