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Autres fermions

Les fermions, particules élémentaires de spin demi-entier, sont les éléments essentiels de la matière. Outre l'électron, les neutrinos et les quarks, on connaît deux autres fermions élémentaires : les leptons μ (muons) et τ (tauons). Divers modèles théoriques envisagent l'existence d'autres fermions, mais aucune indication expérimentale ne la confirme.

Les leptons

Les leptons μ et τ, parfois appelés muon et tauon, partagent de nombreuses propriétés avec les électrons, dont une charge électrique identique négative de 1,6 × 10–19 coulomb. Comme tous les fermions élémentaires, leur taille semble nulle (on dit qu'ils sont ponctuels) et ils sont dépourvus de structure interne. Sensibles aux interactions électromagnétiques et nucléaires faibles, ils portent une charge dite d'isospin faible et sont capables d'émettre et d'absorber des photons et des bosons de jauge électrofaibles (W ou Z). Insensibles aux interactions nucléaires fortes, ils ne portent pas de charge de couleur, ne peuvent ni émettre ni absorber des gluons et ne peuvent pas se lier fortement aux quarks. Les masses du muon et du tauon sont respectivement de 105,7 et de 1 777 MeV (en équivalent énergie), soit 207 et 3 480 fois plus élevées que celle de l'électron. Ils sont amplement produits lors des collisions de particules de grande énergie. Comme c'est le cas pour les quarks lourds, la nécessité de l'existence des leptons μ et τ ne s'impose guère eu égard à la construction des édifices atomiques de la matière et on peut les voir comme une marque de l'étonnante surabondance des particules élémentaires.

Les muons

Découverts en 1937 parmi les rayons cosmiques, les muons ont d'abord été confondus avec les mésons dont Hideki Yukawa avait prédit l'existence sur la base de raisonnements théoriques. En fait, ils sont principalement produits comme débris de la désintégration finale des mésons chargés (le méson π, par exemple, se désintègre en un muon et un antineutrino). L'absence d'interactions nucléaires, leur masse suffi [...]

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Cercle d'atomes de fer

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Électron : propriétés

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Joseph Thomson

Joseph Thomson
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Marie et Pierre Curie

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S.
  • : directeur de recherche émérite au CNRS
  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Jean-Eudes AUGUSTIN, Michel PATY, Bernard PIRE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 avril 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/