Hadron ? Baryon ? Méson ? Qu’est-ce que c’est ? Qui est qui ? Et pourquoi les physiciens insistent-ils pour accoler le suffixe « on » au nom de presque toutes les particules qu’ils rencontrent ?
Contrairement à la NFL, il est courant dans le football lycéen que les maillots d’une équipe ne portent pas le nom des joueurs dans le dos. Cela peut rendre l’observation d’un match très confuse pour le spectateur occasionnel. Alors que les experts savent qui est qui sans réfléchir, le spectateur occasionnel peut facilement perdre la trace de quel joueur est quel joueur sans une liste qui relie le numéro de chaque maillot au nom du joueur.
La physique des particules présente certains des mêmes problèmes avec tous ces noms de particules qui se terminent par « on ». C’est suffisant pour vous donner un énorme mal de tête. Les initiés les reconnaissent à vue, mais pour les non-experts, une liste les identifiant serait très utile. Dans le Nutshell de cette semaine, nous allons identifier trois d’entre elles et expliquer comment elles sont liées. Les trois classes de particules sont les hadrons, les mésons et les baryons.
Tout d’abord, ces trois termes identifient des classes de particules. Les hadrons sont des particules qui subissent la force nucléaire forte. Cela signifie qu’ils contiennent des quarks. Un baryon est un type de hadron, et il contient trois quarks. Un méson est également un type de hadron, et il contient un quark et un antiquark. En faisant une analogie avec le règne animal, le terme hadron correspond au terme animal, tandis que les termes méson et baryon pourraient correspondre aux classifications mammifère et reptile.
Historiquement, le nom baryon impliquait une particule subatomique lourde, tandis que le terme méson était donné à des particules de masses beaucoup plus faibles. Cela ressort des racines étymologiques grecques des mots – « barys » pour lourd et « mesos » pour intermédiaire. (Il existe également des particules appelées leptons, du grec « leptos », qui signifie léger, mais ces particules ne sont pas des hadrons et ne sont pas abordées ici). Dans les années 1960, l’identification des baryons comme particules lourdes et des mésons comme particules de masse intermédiaire était absolue. Mais la découverte du quark charmant et du quark inférieur, plus lourds, a ruiné ce lien : il s’est avéré qu’ils pouvaient constituer des mésons plus lourds que les premiers baryons découverts. Ainsi, dans le monde moderne, le contenu en quark est la seule chose qui identifie un hadron comme un baryon ou un méson.
Une chose que les mésons et les baryons ont en commun est que, même si leurs quarks constitutifs portent une couleur, ils n’en portent pas eux-mêmes – ils sont neutres en couleur. C’est-à-dire que ce sont leurs constituants quark et gluon qui portent la charge de la force forte, et non les mésons et baryons qui les composent.
En bref, les hadrons sont des particules contenant des quarks. Les baryons sont des hadrons contenant trois quarks, et les mésons sont des hadrons contenant un quark et un antiquark. J’espère que la prochaine fois que vous rencontrerez ces termes, vous n’aurez pas besoin d’atteindre le Tylenol.
-Don Lincoln
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Les baryons et les mésons sont des exemples de hadrons. Toute particule qui contient des quarks et qui subit la force nucléaire forte est un hadron. Les baryons ont trois quarks en eux, tandis que les mésons ont un quark et un antiquark.
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