PARTICULES ÉLÉMENTAIRESCaractères généraux

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Un bref historique

La physique des particules, telle qu'elle existe aujourd'hui, s'est singularisée, dans les années 1950, en se séparant de la physique nucléaire, son objet d'étude propre étant non la structure du noyau de l'atome mais celle du proton, qui commençait à perdre son caractère élémentaire : ce dernier avait déjà une dimension reconnue ; il pouvait être excité et se désexciter par émission de mésons. L'étude des interactions des rayons cosmiques faisait apparaître de nouvelles particules qui enlevaient au proton sa singularité première. Pour pénétrer à l'intérieur du proton, il fallait des énergies de choc bien supérieures à 100 MeV. C'est ce que permettaient d'obtenir les premiers grands accélérateurs de particules, les synchrotrons.

La physique des particules des années 1960

La première grande surprise, au début des années 1960, fut une prolifération énorme du nombre des hadrons, particules ayant des interactions fortes. Au cours de chocs avec des énergies dépassant largement les 100 MeV par particule, on ne brise pas le proton, mais on crée de nouvelles particules. L'énergie disponible se transforme en matière et antimatière. Les énergies mises en jeu pour pénétrer la structure étaient, pour la première fois, supérieures aux énergies de masse des hadrons. Certaines des particules produites se désintègrent par interactions faibles (temps de vie typique de l'ordre de 10—10 s). C'est le cas chaque fois qu'il faut pour cela changer la saveur d'un système de quarks. La plupart se désintègrent par interactions fortes (temps de vie typique de l'ordre de 10—23 s). Elles apparaissent toutes comme aussi élémentaires (ou complexes) les unes que les autres. On en distingue aujourd'hui plusieurs centaines de hadrons formés de quarks.

Murray Gell-Mann introduit la notion de quark et montre comment toutes ces particules peuvent être considérées comme des assemblages de quarks (un quark et un antiquark pour un méson et trois quarks pour un baryon). Le tableau 2 donne cette str [...]

Baryons et mésons

Tableau : Baryons et mésons

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Quelques baryons et mésons : les particules élémentaires découvertes dans les années 1960. 

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Niveaux de structure

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Énergie nucléaire

Énergie nucléaire
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Particules élémentaires : propriétés

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Modes d'interaction des quarks et des leptons

Modes d'interaction des quarks et des leptons
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Écrit par :

  • : physicien au Cern, Genève, membre de l'Académie des sciences de Suède, correspondant de l'Académie des sciences de France
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Maurice JACOB, Bernard PIRE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/