Quark 28219 31156778 2008-06-30T13:14:48Z Mlys 306174 -spam (voir d'ailleurs les autres contributions du meme numero IP) {{Voir homonymes}} {{Particule | nom=Quarks | classification=[[Fermion]]s | composition=''Élémentaire'' | masse= • u : 1,5 à 4,0 [[MeV]].[[Vitesse de la lumière|c]]{{p|-2}}<br /> • d : 4 à 8 MeV.c{{p|-2}}<br /> • s : 80 à 130 MeV.c{{p|-2}}<br /> • c : 1,15 à 1,35 GeV.c{{p|-2}}<br /> • b : 4,1 à 4,4 GeV.c{{p|-2}}<br /> • t : 173 ± 3 GeV.c{{p|-2}}<br /> | charge_électrique= • u : +2/3 ''e'' : +1,07{{x10|-19}} [[Coulomb|C]]<br /> • d : -1/3 ''e'' : -5,34{{x10|-20}} C<br /> • s : -1/3 ''e'' : -5,34{{x10|-20}} C<br /> • c : +2/3 ''e'' : +1,07{{x10|-19}} C<br /> • b : -1/3 ''e'' : -5,34{{x10|-20}} C<br /> • t : +2/3 ''e'' : +1,07{{x10|-19}} C<br /> | spin=1/2 | durée_vie=- | }} Les '''quarks''' sont des [[fermion]]s que la théorie du [[modèle standard (physique)|modèle standard]] décrit, en compagnie de la famille des [[leptons]], comme les constituants élémentaires de la [[matière]]. == Description == La théorie des quarks a été formulée par le physicien [[Murray Gell-Mann]], qui s'est vu décerner le [[prix Nobel]] de physique en [[1969]]. [[Image:Murray-gell-mann.jpg|thumb|right|[[Murray Gell-Mann]], [[prix Nobel de physique]] pour avoir découvert les quarks.]] ==Charge électrique== 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]]) : {| class="wikitable" ! Nom du quark ! Fraction de charge électrique élémentaire |----- | ''[[Quark down|Down]]'' (''Bas'') | -1/3 |-{{ligne grise}} | ''[[Quark up|Up]]'' (''Haut'') | +2/3 |----- | ''[[Quark strange|Strange]]'' (''Étrange'') | -1/3 |-{{ligne grise}} | ''[[Quark charm|Charm]]'' (''Charme'') | +2/3 |----- | ''[[Quark bottom|Bottom/Beauty]]'' (''Beauté'') | -1/3 |-{{ligne grise}} | ''[[Quark top|Top/Truth]]'' (''Vérité'') | +2/3 |----- |} ==Couleur== Les quarks possèdent également un autre nombre quantique que l'on a nommé charge de [[Chromodynamique quantique|couleur]]. Un quark peut être<ref>Mathématiquement les quarks se transforment dans la représentation <math>\bold{3}</math> du groupe de jauge <math>SU(3)</math> utilisé pour la chromodynamique quantique.</ref> « rouge », « vert » ou « bleu », mais il peut changer de couleur en échangeant un [[gluon]] (voir plus bas). À chaque quark correspond une [[antiparticule]], nommée ''[[Particule élémentaire#L'antimatière|anti-quark]]'', de même masse, mais de charge électrique opposée et de charge de couleur complémentaire, appelée anti-couleur<ref>Mathématiquement les anti-quarks se transforment dans la représentation <math>\bold{\bar{3}}</math> du groupe de jauge <math>SU(3)</math> utilisé pour la chromodynamique quantique.</ref> : un anti-quark peut ainsi être « anti-rouge » , « anti-vert » ou « anti-bleu ». Le terme de couleur n'a ici rien à voir avec son sens usuel, c'est une analogie. Il n'a cependant pas été choisi au hasard : en effet, il rend compte du fait que l'on n'observe jamais de quark seul. On explique ça en terme de couleur : 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 rouge, bleu et vert (ce qui donne un [[baryon]]) — qui en synthèse additive des couleurs donnent une lumière blanche — , ou de deux quarks de couleurs complémentaires, comme rouge et anti-rouge (ce qui donne un [[méson]]). <br /> La charge "de couleur" est la source de l'[[interaction nucléaire forte]] : l'interaction nucléaire entre les [[nucléons]] et plus généralement entre les [[hadron]]s est dérivée de l'interaction "de couleur". Comme l'interaction entre atomes et entre molécules est elle-même dérivée de l'[[interaction électromagnétique]] entre protons et électrons. <br /> 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 pour l'électromagnétisme, la résultante neutre "blanche" est la norme pour les particules constituées par cette interaction. ==Génération== À l'instar des [[leptons]], les quarks du modèle standard peuvent être groupés par ''génération'' : {| class="wikitable" ! Génération ! Particule de charge fractionnaire -1/3 ! Particule de charge fractionnaire +2/3 |----- | 1{{re}} génération | Down | Up |----- | 2{{e}} génération | Strange | Charmed |----- | 3{{e}} génération | Bottom | Top |} La première génération de quarks constitue la « matière ordinaire » (les [[neutron]]s (de charge électrique nulle) sont constitués de deux quarks ''Down'' et d'un quark ''Up'', et les protons sont formés de deux quarks ''Up'' et d'un quark ''Down''). Les quarks de deuxième et troisième générations sont plus lourds, forment des particules toutes instables, et se désintègrent en quarks de première génération. == Particules composites, notion de hadron == Les hadrons (particules lourdes) sont constitués de quarks, comme l'ont supposé Gell-Man et Néman en 1964 par des considérations de symétrie liées à des matrices 3x3 opérant sur un C-ev. L'hypothèse des quarks a été confirmée par l'étude des [[Diffusion profondément inélastique|diffusions profondément inélastiques]] d'électrons sur des nucléons, qui mit en évidence 3 centres diffuseurs (Feynman en 1968). Les quarks ont cette caractéristique que l'on ne les observe jamais seuls. En effet, ils sont toujours groupés de telle sorte que : * la somme de leurs charges électriques est une fraction [[Entier relatif|entière]] de la [[charge élémentaire]] (en général 0, comme pour le [[neutron]], et 1, pour le [[proton]]. On rappelle que l'[[électron]] n'est pas composé de quarks, mais est un [[lepton]]). * la ''somme'' de leurs charges de couleur est blanche (Selon les règles de la [[Couleur#Synthèse additive|synthèse additive des couleurs]], c’est-à-dire composé de quarks des trois couleurs. Mais il est aussi possible de trouver des paires Quarks-Anti-Quarks, de couleurs complémentaires qui s'annulent). Les quarks ne peuvent exister de manière isolée (phénomène de [[Confinement de couleur|confinement]]) et s'assemblent ainsi en '''[[hadron]]s'''. Il en existe deux sortes principales : * assemblage d'un quark et d'un anti-quark : les '''[[méson]]s''', qui ont un spin entier et sont donc des bosons; * assemblage de trois quarks des 3 couleurs différentes : les '''[[baryon]]s''', qui ont un spin demi-entier et sont donc des fermions. D'autres assemblages de quarks, tels les ''[[pentaquark]]s'', formés de cinq quarks (deux paires Up-Down et un anti-Strange) ce qui désigne en fait 4 quarks et un antiquark, sont en principe possibles et auraient été observés en [[2003]]<ref>{{en}}The SAPHIR Collaboration, J. Barth, et al, [http://arxiv.org/abs/hep-ex/0307083], Phys.Lett. B572 (2003) 127-132. Article disponible sur l'[[arXiv]].</ref> mais leur existence reste controversée<ref>{{en}}Sonia Kabana, [http://arxiv.org/abs/hep-ex/0503020 Review of the experimental evidence on pentaquarks and critical discussion], article disponible sur l'[[arXiv]]</ref>. Note : à l'extrême, on peut considérer que les [[étoile étrange|étoiles étranges]] (étoiles à quarks) sont des assemblages macroscopiques de quarks (U ; D et S) liés par l'interaction de couleur, avant de l'être par la [[gravité]] comme ça l'est pour les [[étoiles à neutrons]]. Ces dernières ont une masse (théorique) minimale de 0,09 [[masse solaire]]<ref>Le destin de l'Univers, de Jean-Pierre Luminet, éditions Fayard 2006, page 204.</ref> ; alors que théoriquement les étoiles à quarks n'auraient pas de masse minimale. Ces associations de quarks ont été évoquées pour faire part de la matière sombre de l'[[Univers]]. Elles auraient été formées dans les premiers instants du [[Big Bang]], mais leur conservation aurait été problématique par les conditions régnant alors. <br /> Les étoiles à quarks sont à la limite entre observations et théorie. ==Interaction des quarks, notion de gluon== Les quarks interagissent par l'intermédiaire de l'[[interaction forte]], décrite par la [[chromodynamique quantique]] qui a une structure voisine, mais plus compliquée<ref>L'électrodynamique quantique est basée sur le [[groupe de jauge]] <math>U(1)</math> qui est [[groupe abélien|abélien]]. La chromodynamique quantique, elle, est basée sur le groupe de jauge <math>SU(3)</math> qui est non-abélien et rend l'étude extrêmement plus complexe notamment à cause du problème non résolu du confinement.</ref>, de celle de l'[[électrodynamique quantique]]. La charge de couleur pour l'interaction forte joue alors un rôle analogue à celui de la charge électrique pour l'interaction électromagnétique. Le [[proton]] est un baryon constitué de deux quarks ''up'' et d'un seul quark ''down''. Sa charge électrique est de : 2/3 + 2/3 - 1/3 = 3/3 soit +1.<br /> Le [[neutron]] est aussi un baryon composé de deux quarks ''down'' et d'un seul quark ''up''. Sa charge électrique est de: 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0/3 soit 0. Il est donc neutre. Le fait que l'on ne puisse pas isoler de quark rend la mesure de leur [[masse]] extrêmement approximative (voir les fourchettes d'erreur sur le tableau). Il n'est même pas clair que la notion de masse d'un quark ait un sens bien défini. === Les gluons === Les médiateurs de l'interaction forte sont nommés [[gluon]]s. À la différence de l'électrodynamique quantique dans laquelle les photons sont neutres électriquement, les gluons sont également colorés et interagissent donc entre eux. Ils sont au nombre de 8 ce qui correspond à la dimension du [[groupe de Lie|groupe]] <math>SU(3)</math> utilisé pour décrire mathématiquement l'interaction forte. == Étymologie == Le mot quark provient d'une phrase du roman ''Finnegans Wake'' de [[James Joyce]] : « Three ''Quarks'' for Muster Mark! ». == Remarques == Masses des quarks : les masses indiquées des quarks U et D sont uniquement issues de l'influence du [[Champ de Higgs|champs de Higgs]] ! On prend en compte également l'influence du champ de gluons qui est responsable de près de 300 MeV.c{{p|-2}} par quark, soit presque tout ! ... <br /> En effet quand on divise la masse d'un nucléon par 3 (nb de quarks) on trouve bien ~300 MeV.c{{p|-2}} ; et pas seulement 4 à 8 MeV.c{{p|-2}} pour le quark D et que 1,5 à 4 MeV.c{{p|-2}} pour le quark U. ==Notes== <references/> == Voir aussi == {{Wiktionnaire|quark}} * [[Chromodynamique quantique]] * [[Baryon]] * [[Pentaquark]] * [[Étoile à quarks]] * [[Strangelet]] ==Liens externes== *{{en}}[http://pdg.lbl.gov/2006/listings/qxxx.html Caractéristiques des quarks] d'après le [http://pdg.lbl.gov Particle Data Group] {{Tableau particules}} {{portail physique}} {{lien BA|en}} {{Lien BA|es}} [[Catégorie:Quark|*]] [[ar:كوارك]] [[ast:Quark]] [[bg:Кварк]] [[bn:কোয়ার্ক]] [[bs:Kvark]] [[ca:Quark]] [[cs:Kvark]] [[da:Kvark (fysik)]] [[de:Quark (Physik)]] [[el:Κουάρκ]] [[en:Quark]] [[eo:Kvarko]] [[es:Quark]] [[et:Kvargid]] [[fa:کوارک]] [[fi:Kvarkki]] [[ga:Cuarc]] [[gl:Quark]] [[he:קווארק]] [[hr:Kvark]] [[hu:Kvark]] [[id:Quark]] [[is:Kvarki]] [[it:Quark (particella)]] [[ja:クォーク]] [[ko:쿼크]] [[ku:Kuark]] [[la:Quarcum]] [[lt:Kvarkas]] [[lv:Kvarki]] [[mk:Кварк]] [[ml:ക്വാര്‍ക്ക്]] [[ms:Kuark]] [[nl:Quark]] [[nn:Kvark]] [[no:Kvark]] [[pl:Kwark]] [[pt:Quark]] [[ro:Quark]] [[ru:Кварки]] [[sh:Kvark]] [[simple:Quark]] [[sk:Kvark]] [[sl:Kvark]] [[sr:Кварк]] [[sv:Kvark]] [[ta:குவார்க்]] [[tr:Kuark]] [[uk:Кварк]] [[ur:کوارک]] [[uz:Kvark]] [[vi:Quark]] [[zh:夸克]]