• Comportement du chien et
    du chat
  • Celui qui connait vraiment les animaux est par là même capable de comprendre pleinement le caractère unique de l'homme
    • Konrad Lorenz
  • Biologie, neurosciences et
    sciences en général
  •  Le but des sciences n'est pas d'ouvrir une porte à la sagesse infinie,
    mais de poser une limite à l'erreur infinie
    • La vie de Galilée de Bertold Brecht

Modèle standard des particules
Hadrons : mésons (bosons)

Sommaire
  1. Mécanique quantique
  2. Modèle standard des particules
    1. Vue d'ensemble
      1. Statistique de Fermi-Dirac
      2. Principe d'exclusion de Pauli
      3. Statistique de Bose-Einstein
      4. Antiparticules
        1. Annihilation particules/antiparticules
        2. Asymétrie baryonique de l'univers
          1. Vue d'ensemble
          2. Baryogenèse
    2. Atome
      1. Noyau
        1. Nucléons
          1. Neutron
          2. Proton
          3. Nombre de nucléons et tableau périodique
          4. Forces intervenant dans le noyau
        2. Structure nucléaire
          1. Modèle de la goutte liquide
            1. Vue d'ensemble
            2. Nombres magiques et vallée de la stabilité
          2. Modèle en couches
          3. Modèle du champ moyen
      2. Électrons
        1. Propriétés des électrons
        2. Orbitales et spin-orbitales
        3. Ionisation et ions
    3. Fermions
      1. Vue d'ensemble
      2. Quarks
        1. Vue d'ensemble
        2. Propriétés des quarks
        3. Saveurs des quarks
      3. Hadrons
        1. Baryons
          1. Vue d'ensemble
          2. Nombre baryonique
          3. Classification des baryons
            1. Baryons stables : nucléons
            2. Baryons instables
              1. Baryons Delta
              2. Baryons Lambda
              3. Baryons Sigma
              4. Baryons Xi
              5. Baryons Oméga
        2. Mésons
          1. Vue d'ensemble des mésons
          2. Propriétés des mésons
          3. Classification et liste des mésons
            1. Kaons
            2. Pions
      4. Leptons
        1. Vue d'ensemble
        2. Nombres leptoniques
        3. Propriétés des leptons
    4. Bosons
      1. Vue d'ensemble
      2. Gluons : bosons de jauge de l'interaction forte
        1. Propriétés des gluons
        2. Échanges de gluons
        3. Autres formes de gluons
      3. Photons : bosons de jauge de l'interaction électromagnétique
        1. Propriétés des photons
        2. Émission et absorpton de photons
        3. Particules et vitesse de la lumière
      4. Bosons W± et Z0 : bosons de jauge de l'interaction faible
      5. Boson de Higgs
        1. Mécanisme de Higgs
        2. Propriétés du boson de Higgs
    5. Réactions nucléaires
      1. Fusion
      2. Fission
      3. Radioactivité
      4. Photodesintegration
      5. Spallation
      6. Multifragmentation
    6. Rayonnements et interactions avec la matière
      1. Diffusion (ou choc)
      2. Rayonnements ionisants
      3. Interactions des rayonnements avec la matière
        1. interactions de photons avec la matière
        2. interactions des particules massives
  3. Interactions ou forces fondamentales
    1. Vue d'ensemble
      1. Interaction nucléaire forte
      2. Interaction électromagnétique
      3. Interaction faible
      4. Gravitation
    2. Comment expliquer que les soient portées par des particules ?
      1. Que se passe-il en mécanique quantique ?
      2. Paramètres libres
        1. Constantes de couplages
        2. Autres paramètres libres
    3. Chromodynamique quantique (QCD)
      1. Charges de couleur
        1. Couleurs des quarks
        2. Couleurs des gluons
        3. Changements de couleurs
      2. Isospin (fort ou spin isobarique)
    4. Électrodynamique quantique (QED)
      1. Vue d'ensemble
      2. Diagramme de Feynmann
    5. Interaction faible
      1. Propriétés de l'interaction faible
      2. Isospin faible
    6. Interaction électrofaible
    7. Gravitation
  4. Modèle de l'univers : Big Bang

Bibliographie

Les hadrons - du grec, " hadros ", fort -, sensibles à l'interaction forte se présentent sous forme :

Quarks
Les quarks (sans leurs antiparticules)
(Figure : vetopsy.fr)

Vue d'ensemble

Les mésons, hadrons sensibles à l'interaction forte, sont :

Par exemple, le pion positif ($\pi^+$) est composé d'un quark up et d'un antiquark down, son antiparticule, le pion négatif ($\pi^-$) est composé d'un antiquark up et un quark down.

  • de vie moyenne très courte (de 10-8 à 10-23) suivant le cas.

Les antiquarks ont, par rapport aux quarks, :

Nonet de mésons
Nonet de mésons

Les mésons peuvent être :

Ils interviennent pour transmettre :

Les mésons apparaissent fugacement dans des interactions de très grande énergie comme lors des actions des rayons cosmiques sur les noyaux atomiques. Des mésons lourds sont souvent créés dans les expériences pour reproduire le Big Bang, mais ils ne semblent jouer aucun rôle aujourd'hui.

Propriétés des mésons

Les mésons sont classés suivant plusieurs nombres quantiques : leur spin $S$, leur moment angulaire - ou cinétique - orbital $L$, leur moment angulaire - ou cinétique - total $J$, leur parité $P$…

1. Le spin (moment angulaire ou cinétique intrinsèque) des quarks isolés est de $S=1/2$ (longueur du vecteur) et leurs projections sur $z$ $S_z=+1/2$ et $S_z=-1/2$, sont possibles car le spin est incrémenté de $1$, ou plus précisément de $1\hbar$.

  • Les deux quarks peuvent avoir leurs spins alignés : $S=1$ et 3 projections possibles - $S_z=+1$, $S_z=0$ et $S_z=-1$ -. C'est un triplet de spin-1.
  • Nonet de mésons
    Nonet de mésons
    Les deux quarks peuvent avoir leurs spins non-alignés : $S=0$ et une seule projection possible - $S_z=0$ -. C'est un singulet de spin-0.

2. Leur moment angulaire - ou cinétique - orbital $(L)$ est aussi incrémenté de $1\hbar$ : c'est le mouvement des quarks l'un autour de l'autre.

$L=0,\,+1,\,+2,\,+3$

Leur moment angulaire - ou cinétique - total $J$ est conservé (théorème de Noether) et combine à la fois le spin et le moment cinétique orbital d'une particule ou d'un système.

$J=L+S$, avec $|L -S|\leq J\leq L +S$ avec une incrémentation de $1\hbar$.

  • Si $S=0$, alors $J=L$.
  • Si $S=1$ :
    • si $L=0$, $J=1$ ;
    • si $L=1$, $J=2,\,1,\,0$ ;
    • si $L=1$, $J=3,\,2,\,1$ ;
    • si $L=1$, $J=4,\,3,\,2$.

Les mésons les plus étudiés sont les mésons $S=1$ avec $L=0$ ($J=1$), et $S=0$ avec $L=0$ ($J=0$).

Échanges de gluons et de pions
Échanges de gluons et de pions
(Figure : Manihearth)

3. Leur parité $\mathcal P$ est relié au moment angulaire orbital par la formule : $\mathcal P=(-1)^{L+1}$.

On combine $J$ et $\mathcal P$ pour définir un nombre $J^P$ : $J^P=0^-$ ou $J^P=1^-$ par exemple.

4. Leurs autres nombres quantiques sont donnés dans les quarks (saveurs, isospin, charge…).

5. La couleur des mésons est forcément blanche, i.e avec un quark d'une couleur, et l'antiquark avec l'anticouleur.

Les quarks sont confinés comme dans le cas des baryons par le champ de gluons.

Classification et liste des mésons

Les mésons peuvent être classés en fonction de leurs propriétés mathématiques :

Méson avec son champ de gluons
Méson avec son champ de gluons

Il existe aussi des mésons dits " exotiques ".

bien

De nombreux mésons ont été découverts : la liste est consultable avec leurs propriétés.

Les mésons peuvent être aussi classés en ( liste) :

  • mésons sans saveur, i.e. composés d'un quark et d'un antiquark de même saveur, i.e. leurs nombres quantiques de saveurs est nul : $S=0$, $C=0$, $B'=0$ et $T=0$ comme les pions $\pi$ ou les mésons $\eta$.
  • mésons avec saveurs, i.e. composés d'un quark et d'un antiquark de saveur différente, i.e. leurs nombres quantiques de saveurs est non nul : $S\ne0$, $C\ne0$, $B'\ne0$ ou $T\ne0$ comme les kaons $K$, les mésons $D$, $B$…

Kaons

Bibliographie
  • Pas de bibliographie disponible