PARTICULES ÉLÉMENTAIRESBosons

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Gluons et bosons faibles

La quantification des champs associe aux interactions fondamentales l'échange de particules élémentaires. L'exemple le plus fameux est le photon, quantum du champ électromagnétique. De même, les interactions nucléaires fortes sont décrites par l'échange de gluons et les interactions faibles par l'échange de W chargés ou de Z neutres. Les gluons, W et Z sont des bosons élémentaires. Leur existence a été prédite par les théories de jauge des interactions nucléaires et leur découverte expérimentale est à la base de la confiance qu'on accorde à ce qu'il est convenu d'appeler le modèle standard des interactions fondamentales.

Le gluon a une masse et une charge électrique nulles, et un spin égal à h/2π. Sa réponse aux interactions nucléaires fortes est caractérisée par une charge dite « de couleur » qui peut prendre huit valeurs différentes. Présent dans tous les hadrons, le gluon joue un rôle de ciment nucléaire qui explique son nom. Il ne peut se propager de façon isolée sur des distances supérieures au femtomètre (10—15 m) et reste confiné dans des particules composites : les hadrons, comme les protons, les neutrons et les mésons. Son existence a été confirmée en 1979 par l'étude des réactions d'annihilation d'un électron et d'un positron au collisionneur P.E.T.R.A. (Positron-Electron Tandem Ring Accelerator) du centre de recherche Desy (Deutsches Elecktren-Synchrotron), à Hambourg (Allemagne). Dans quelque 10 p. 100 des cas, les particules produites se regroupaient en trois jets, signe de la présence d'un gluon accompagnant la paire quark-antiquark primitivement produite.

Les bosons W et Z sont les particules médiatrices de l'interaction nucléaire faible avec (W) ou sans (Z) transport de charge électrique. La masse du W est environ quatre-vingt-cinq fois supérieure à celle du proton – soit un équivalent en énergie égal à 80,4 GeV. Le Z a une masse un peu supérieure, égale à 91,2 GeV. Leur spin est, comme celui du photon ou des gluons, égal à h/2π. Le W existe sous deux états de charge électrique, égale ou [...]


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Peter Higgs

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Écrit par :

  • : professeur honoraire au Collège de France
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., laboratoire de spectroscopie hertzienne, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., laboratoire de spectroscopie hertzienne, université de Paris-VI-Pierre-et Marie-Curie, maître de conférences à l'École polytechnique
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Claude COHEN-TANNOUDJI, Jacques DUPONT-ROC, Gilbert GRYNBERG, Bernard PIRE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/