Discussion
Notes désorganisées
Les quarks sont les particules de matière. Les gluons sont les particules de force. Il y a 6 quarks connus avec des noms fantaisistes. Les noms n’ont aucun rapport avec les propriétés des particules.
|
|
|
Les quarks et les gluons n’existent que par groupes (dans le domaine des températures » basses » inférieures à 1012 K).
- méson : paire quark-antiquark (qq)
- hadron : triplet de quark (qqq)
- tétraquark : deux quarks – deux antiquarks (qqqq) ou une « molécule de méson » (qqqq)
La matière ordinaire est composée de quarks de haut en bas.
- proton: en haut en bas
- neutrons: en haut en bas
Personnalités QCD
- Murray Gell-Mann (1929-2019) États–Unis
- George Zweig (1937-0000) Russie-États–Unis
- Oscar Greenberg ( 1932-0000) États-Unis
- Yoichiro Nambu (1921-2015) Japon
- Moo-Young Han (1934-2016) Corée-États-Unis
- Yuval Ne’eman (1925-2006) Israël
Dispersion à la Rutherford les expériences ont montré une structure en trois parties pour le proton.
George Zweig
Les mésons et les baryons sont construits à partir d’un ensemble de trois particules fondamentales appelées as. Les as se divisent en un doublet et un singulet isospin. Chaque as porte un numéro baryon ⅓ et est fractionné.
Georges Zweig, 1964
Murray Gell-Mann
Un schéma plus simple et plus élégant peut être construit si nous autorisons des valeurs non intégrales pour les charges. Nous pouvons nous passer entièrement du baryon de base b si nous attribuons au triplet t les propriétés suivantes: spin ½, z =−⅓ et nombre de baryons ⅓. On appelle alors les membres u⅔, d-⅓ et s-⅓ du triplet des « quarks » q et les membres de l’anti-triplet des anti-quarks q. Les baryons peuvent maintenant être construits à partir de quarks en utilisant les combinaisons (qqq), (qqqqq), etc., tandis que les mésons sont constitués de (qq), (qqqq), etc.
Murray Gell-Mann, 1964
Murray Gell-Mann
En 1963, lorsque j’ai attribué le nom de « quark » aux constituants fondamentaux du nucléon, j’avais d’abord le son, sans l’orthographe, qui aurait pu être « kwork ». »Puis, dans une de mes lectures occasionnelles de Finnegans Wake, par James Joyce, je suis tombé sur le mot « quark » dans la phrase « Trois quarks pour la marque de rassemblement. »Puisque « quark » (ce qui signifie, d’une part, le cri d’une mouette) était clairement destiné à rimer avec « Marque », ainsi que « écorce » et d’autres mots de ce type, j’ai dû trouver une excuse pour le prononcer comme « kwork. »Mais le livre représente les rêves d’un publicain nommé Humphrey Chimpden Earwicker. Les mots du texte sont généralement tirés de plusieurs sources à la fois, comme les « mots-clés » dans Through the Looking Glass. De temps en temps, des phrases se produisent dans le livre qui sont partiellement déterminées par des appels à boire un verre au bar. J’ai donc fait valoir que l’une des multiples sources du cri « Trois quarks pour Muster Mark » pourrait peut-être être « Trois quarts pour Monsieur Mark », auquel cas la prononciation « kwork » ne serait pas totalement injustifiée. Dans tous les cas, le nombre trois correspondait parfaitement à la manière dont les quarks se produisent dans la nature.
Murray Gell-Mann, 1994 (lien payant)
James Joyce. Finnegans se réveille. Livre 2, Épisode 4, Page 383
Trois quarks pour la marque de rassemblement !
Sûr qu’il n’a pas beaucoup d’écorce
Et sûr que tout ce qu’il a est à côté de la marque.
Mais O, Tout-Puissant, ne serait-ce pas un ciel d’alouette
De voir cette vieille buse crier pour une chemise dans le noir
Et il chasse pour un pantalon moucheté autour de Palmerstown Park?Hohohoho, marque de mue!
Vous êtes le vieux coq le plus fou jamais sorti d’une arche de Noé
Et vous pensez que vous êtes le coq du wark.
Volailles, debout! Tristy est la jeune étincelle
Qui la foulera, l’épousera, la couchera et la rougira
Sans jamais faire un clin d’œil à la queue d’une plume
Et c’est comme ça que ce gars va gagner son argent et marquer!Overhoved, strillgleescreaming. Cette chanson chantait seaswans. Les ailes. Seahawk, mouette, courlis et pluvier, crécerelle et grand tétras. Tous les oiseaux de la mer ils ont traîné à droite quand ils ont frappé le grand kuss de Trustan avec Usolde.
James Joyce, 1939
Chronologie
- James Chadwick et E.S. Bieler conclut qu’une force forte maintient le noyau ensemble.
- L’émission de Condon, Gamow, Gurney, alpha est due au tunnel quantique
- Hideki Yukawa combine la relativité et la théorie quantique pour décrire les interactions nucléaires par un échange de nouvelles particules (mésons appelés « pions ») entre protons et neutrons. D’après la taille du noyau, Yukawa conclut que la masse des particules conjecturées (mésons) est d’environ 200 masses d’électrons. C’est le début de la théorie des forces nucléaires du méson. (1933-1934)
- Hideki Yukawa présente une théorie des interactions fortes et prédit que les mésons
- Seth Neddermeyer, Carl Anderson, J.C. Street et E.C. Stevenson découvrent des muons à l’aide de mesures en chambre à nuages des rayons cosmiques
- Une particule de 200 masses d’électrons est découverte dans les rayons cosmiques. Alors qu’au début, les physiciens pensaient qu’il s’agissait du pion de Yukawa, il a été découvert plus tard qu’il s’agissait d’un muon.
- Les physiciens réalisent que la particule de rayon cosmique considérée comme le méson de Yukawa est plutôt un « muon », la première particule de la deuxième génération de particules de matière à trouver. Cette découverte était complètement inattendue — I.I. Rabi commente « qui a ordonné cela? »Le terme « lepton » est introduit pour décrire des objets qui n’interagissent pas trop fortement (les électrons et les muons sont tous deux des leptons).
- Cecil Powell, C.M.G. Lattes et G.P.S. Occhialini découvrent le méson pi en étudiant les traces de rayons cosmiques
- Un méson qui interagit fortement se trouve dans les rayons cosmiques et est déterminé comme étant le pion.
- Enrico Fermi et C.N. Yang suggèrent qu’un pion est une structure composite d’un nucléon et d’un anti-nucléon. Cette idée de particules composites est assez radicale.
- Découverte de K+ via sa désintégration.
- Le pion neutre est découvert.
- Deux nouveaux types de particules sont découverts dans les rayons cosmiques. Ils sont découverts en regardant des pistes en forme de V et en reconstruisant l’objet électriquement neutre qui a dû se désintégrer pour produire les deux objets chargés qui ont quitté les pistes. Les particules ont été nommées lambda0 et K0.
- Martin Deutsch découvre le positronium
- Découverte d’une particule appelée delta : il y avait quatre particules similaires (∆++, ∆+, ∆0, et−-.)
- Le début d’une « explosion de particules » — une véritable prolifération de particules.
- La diffusion des électrons hors des noyaux révèle une distribution de densité de charge à l’intérieur des protons, et même des neutrons. La description de cette structure électromagnétique des protons et des neutrons suggère une sorte de structure interne à ces objets, bien qu’ils soient toujours considérés comme des particules fondamentales.
- Le concept d’étrangeté est introduit par par Gell-Mann et Nishijima pour expliquer pourquoi certaines particules exotiques semblaient se désintégrer trop lentement. (Ils se désintègrent par l’interaction faible, décrite dans la section suivante de ce livre.)
- C.N. Yang et Robert Mills développent une nouvelle classe de théories appelées « théories de jauge. »Bien que non réalisé à l’époque, ce type de théorie constitue maintenant la base du Modèle standard.
- Murray Gell-Mann et Yuval Ne’eman découvrent le groupe Octuple Way patterns – SU(3). Jeffery Goldstone considère la rupture de la symétrie de phase globale. Comme le nombre de particules connues ne cesse d’augmenter, un système de classification mathématique pour organiser les particules (le groupe SU(3)) aide les physiciens à reconnaître les modèles de types de particules.
- Les trois premiers quarks sont proposés par Gell-Mann et Zweig (haut, bas et étrange). La notion de charge de couleur est proposée par Greenberg. Un quatrième nombre quantique surnommé « charm » a été proposé par Bjorken et Glashow pour contrebalancer « l’étrangeté » portée par le quark étrange.
- Nambu et et Han décrivent la symétrie SU(3) pour les quarks. Il est devenu plus tard appelé symétrie des couleurs.
- Richard Taylor, Jerome Friedman et Henry Kendall ont utilisé l’accélérateur d’électrons linéaire de l’Université de Stanford pour sonder cette boule de feu en tirant des électrons sur des protons. Certains électrons se sont dispersés assez fortement, révélant que le proton n’était pas simplement un frottis uniforme de matière. Plus tard cette année-là, l’analyse théorique de James Bjorken a suggéré que cette diffusion pourrait résulter de constituants ponctuels à l’intérieur du proton.
- Diffusion e-p Inélastique à Haute Énergie à 6° et 10° & Comportement observé de la Diffusion Électron-Proton Hautement inélastique
- Sheldon Glashow, John Iliopoulos et Luciano Maiani proposent le quark charm
- Burton Richter et Samueling découvrent le méson psi impliquant l’existence du quark charm. La preuve d’un quatrième quark est trouvée en novembre 1974. Deux expériences (l’une à BNL, l’autre à SLAC) ont simultanément annoncé la découverte d’un méson d’une masse d’environ 3,1 GeV/c2. Appelé le méson J par BNL et le méson ψ par SLAC, il a ensuite été déterminé comme une combinaison de quarks de charme et d’anticharm. Comme aucun des deux groupes n’avait la priorité sur la découverte, le méson est maintenant appelé J/ψ. Comme beaucoup de particules découvertes au 20ème siècle, on lui a également donné un nom fantaisiste, charmonium.
- Les noms top et bottom ont été introduits par Haim Harari pour correspondre aux noms de la première génération de quarks (haut et bas).
- Découverte inattendue du quark inférieur. Le quark inférieur a été découvert en 1977 par l’équipe expérimentale Fermilab E288 dirigée par Leon M. Lederman, quand les collisions ont produit du bottomonium.
- Masse du quark supérieur finalement déterminée. Le quark supérieur est plus massif que de nombreux atomes et il est tellement instable qu’il ne vit pas assez longtemps pour se combiner avec d’autres quarks pour former un hadron.
18 quarks + 18 antiquarks
| première génération | deuxième génération | troisième génération | ||
|---|---|---|---|---|
| haut famille |
rouge haut | charme rouge | haut rouge | quarks |
| haut bleu | charme bleu | haut bleu | ||
| vert | charme vert | haut vert | ||
| bas famille |
rouge bas | rouge étrange | rouge bas | |
| bas bleu | bleu étrange | bas bleu | ||
| bas vert | vert étrange | fond vert | ||
| up famille |
antired antiup | antired anticharm | antired antitop | anti quarks |
| antiblue antiup | antiblue anticharm | antiblue antitop | ||
| antigreen antiup | antigreen anticharm | antigreen antitop | ||
| vers le bas famille |
antired antidown | antired antistrange | antired antibottom | |
| antibleu antidown | antibleu antistrange | antibleu antibottom | ||
| anti-écran | anti-écran antistrange | anti-écran anti-fond |
8 gluons
| les gluons | ||
|---|---|---|
|
d+ d √2
|
− i (rb-br) √2
|
rr-bb √2
|
|
rg + gr √2
|
− i (rg-gr) √2
|
|
|
bg + gb √2
|
− i (bg-gb) √2
|
rr + bb-2gg √6
|
Ou devrait-il être écrit comme ça?
| les gluons | |
|---|---|
|
d+ d √2
|
− i (rb-br) √2
|
|
rg + gr √2
|
− i (rg-gr) √2
|
|
bg + gb √2
|
− i (bg-gb) √2
|
|
rr − bb √2
|
rr + bb-2gg √6
|
Matrices de Gell-Mann. Les quarks passent par colonnes. Antiquarks par rangées. La séquence de couleurs semble être rouge-bleu-vert au lieu de rouge-vert-bleu pour une raison étrange.