Les quarks (sans leurs antiparticules)
(Figure : vetopsy.fr)
La théorie prévoit des baryons exotiques, tétraquarks (2 paires de quark-antiquark) et des pentaquacks (3 quark et une paire de quark-antiquark), non encore isolés.
Vue d'ensemble
Généralités sur les baryons
Les baryons - du grec " barys ", lourd - sont constitués de trios de quarks (cf. au-dessous).
Les baryons peuvent être classés selon leur nombre de quarks de 1ère génération (3 à 1 ou 0).
Ils sont tous composés de 3 quarks.
Dans une même classe, leur isospin peut être différent.
Nombre baryonique
Proton, neutrons et antiparticules
(Figure : vetopsy.fr)
$B=\dfrac{1}{3}(n_{\displaystyle q}-n_{\displaystyle\bar q)}$ où $n_{\displaystyle q}$ est le nombre de quarks et $n_{\displaystyle\bar q}$ le nombre d'antiquarks.
$|\psi\rangle\rightarrow|\psi'\rangle=e^{-iB\alpha}|\psi\rangle$ , et donc : $[B,H]=0$.
Comme $\alpha$ est une constante indépendante, la transformation de jauge est globale.
Comme les nucléons ont été connus bien avant les quarks et qu'on les pensait indivisibles, on a tout simplement fait correspondre le nombre baryonique au nombre de quarks qui constituent les nucléons et en divisant par 3.
Décuplet de baryons
Ils comprennent 4 membres : $\Delta^{++}$ (uuu), $\Delta^+$ (uud), $\Delta^0$ (udd) et $\Delta^-$ (ddd) - projections d'isospin $I_3$ incrémentées de $1$, soit 4 projections : $l_3=3/2,1/2,-1/2,-3/2$ -.
Ils se désintègrent très rapidement (≈10-24 s) en un nucléon et un pion.
Par exemple, $\Delta^{++}\rightarrow p+\pi^+$ (cf. liste).
Baryons Lambda
Les baryons Lambda (isospin 0), sont composés d'un quark u, d'un quark d et d'un quark de génération supérieure (c, b, t, $\Lambda^0$ contient un s que l'on n'écrit pas).
Ils comprennent 3 membres : $\Lambda^0$ (uds), $\Lambda^+_c$ (udc) et $\Lambda^0_b$ (udb).
Leur désintégration est comprise entre ≈10-10 s et ≈10-13 s.
Un quatrième membre est hypothétique pour l'instant : $ \Lambda^+_t$ (udt) à désintégration très rapide ≈10-25 s.
La découverte du $\Lambda^0$ fut la première observation expérimentale du quarks : il se désintègre, en général, en libérant un proton et un pion négatif ($\Lambda^0\rightarrow\;p+\pi^-$), ou bien un neutron et un pion neutre ($\Lambda^0\rightarrow\;n+\pi^0$).
Baryons Sigma
Octet de baryons
Les baryons Sigma (isospin 1), sont composés de deux quarks de 1ère génération et d'un quark de génération supérieure (c, b, t, $\Sigma$ sans indice contient un s que l'on n'écrit pas).
Ils comprennent 9 membres : $\Sigma^+$ (uus), $\Sigma^0$ (uds), $\Sigma^-$ (dds), $\Sigma^{++}_c$ (uuc), $\Sigma^+_c$ (udc), $\Sigma^0_c$ (ddc), $\Sigma^+_b$ (uub), $\Sigma^0_b$ (udb) et $\Sigma^-_b$ (ddb).
Trois sont hypothétiques pour l'instant : $\Sigma^{++}_t$ (uut), $\Sigma^+_t$ (udt) et $\Sigma^0_t$ (ddt).
Leur désintégration est comprise entre ≈10-10 s et ≈10-22 s (certaines sont inconnues).
Ils comprennent 16 membres : $\Xi^0$ (uss), $\Xi^-$ (dss), $\Xi^+_c$ (usc), $\Xi^0_c$ (dsc), $\Xi^-_b$ (dsb)…
Quatre sont encore hypothétiques.
Ils sont historiquement appelés " particules en cascade " en raison de leur instabilité : ils se désintègrent rapidement en particules plus légères à travers une cascade de transformation. Leur désintégration est comprise entre ≈10-10 s et ≈10-14 s.
Première observation du baryon $\Omega$
Par exemple, $\Xi^0$ (uss) se désintègre en un $\Lambda^0$ (uds) et un pion neutre.
