HADRONS

Baryons légers

Les baryons les plus légers sont le proton et le neutron. Les baryons plus lourds se désintègrent tous – suivant des processus plus ou moins directs – en un proton accompagné de diverses particules. Le contenu en quarks et en gluons des baryons est analysé en termes de superposition d'états : chacun de ces états contient trois quarks (dits de valence) et un nombre variable de gluons et de paires quark-antiquark. Si un des quarks de valence est le quark s (respectivement c, b), on dit que le baryon est étrange (respectivement charmé, beau). La théorie des groupes permet de regrouper les baryons en multiplets. On connaît actuellement plus de 100 baryons.

Les baryons ordinaires, dont les quarks de valence sont les quarks u, d ou s, sont classifiés selon les représentations issues du groupe de symétrie approximative SU(3). Les quarks forment un triplet (noté 3) et un état de trois quarks appartient à une représentation issue de la décomposition du produit des trois représentations, qui s'écrit :

3 × 3 × 3 = 10 + 8 + 8 + 1.

Les baryons se groupent ainsi en octets (8), en décuplets (10) et en singulets (1). Si la symétrie SU(3) était exacte, les particules d'un multiplet auraient mêmes masses, même spin et même état de parité. Comme cette symétrie n'est qu'approchée, les masses ne sont pas identiques mais voisines, comme le sont les masses des quarks u, d et s. Le proton et le neutron appartiennent au premier octet, avec les hypérons Λ(1116), Σ(1193) et Ξ (1320) [les nombres entre parenthèses indiquent les masses, en MeV, des particules, fig. 1]. Le Σ existe sous trois états de charge (Σ⁺, Σ^—, Σ⁰), le Ξ sous deux états de charge (Ξ^—, Ξ⁰) et le Λ sous un seul état de charge nulle. Ces huit particules ont un spin 1/2 et un nombre quantique de parité positif. Le multiplet suivant est un décuplet contenant les particules de spin 3/2 et de parité positive : quatre baryons Δ(1232) : Δ⁺⁺, Δ⁺, Δ^—, Δ⁰, trois baryons Σ(1385) : Σ⁺, Σ^—, Σ⁰, deux baryons Ξ(1530) : Ξ^—, Ξ⁰ et le baryon construit à partir de trois quarks s : Ω^—(1672). La découverte expérimentale de cet état Ω prédit par le modèle des quarks eut une importance historique certaine. D'autres baryons de spins 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, 9/2 ont été découverts avec des masses plus élevées (jusque vers 2 500 MeV) et ils semblent tous se grouper en octets, décuplets ou singulets.

Baryons charmés

La découverte[...]