Questions sur les hadrons...

[invitee033fdb1]

Bonjour à tous,

1- Je me demandais pourquoi des baryons faits de 3 quarks down ou encore 3 quarks up n'existent pas. Pourtant, il existe un baryon (oméga -) fait de trois quarks strange...?

2- Le principe d'exclusion de Pauli, auquel je ne suis pas très familier, n'empêche-t-il pas deux fermions identiques d' occuper le même état? Ainsi, si un quark ne peut avoir que deux orientations de spin (+1/2 , -1/2), comment un baryon comme oméga - peut-il exister? À moins que se soit justement le principe d'exclusion qui explique la vie très courte d'oméga - ?

Merci à l'avance (d'autres questions viendront sûrement)
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[deep_turtle]

C'est précisément cette question qui a fait supposer que les quarks portaient un autre nombre quantique, la couleur... Trois quarks u peuvent former un baryon, ça s'appelle un Delta++..

[invitee033fdb1]

Ok merci deep_turtle,
Et ce delta++, vit-il longtemps, ou est-il instable et pourquoi le serait-il?
Existe-t-il aussi un baryon delta- ?

Aussi, j'ai lu que, par exemple, un pion + (1 quark up et 1 antiquark down) s'annihilaient en un neutrino électronique et un muon + . Chez les pions neutres où les quarks correspondent à leurs antiparticules (anti-down et down , anti-up et up), que produisent leur annihilation?

Amicalement Condensat_B-E

[invite79a98872]

J'ai la réputation de connaitre le PDG par coeur (heureusement c'est faut), alors c'est une question pour moi !

Pour le composé de uuu qui peut exister grace au 3 charges de couleur, sa durée de vie est de s et sa masse de 1232 MeV. Pour le plus léger.

Il existe également un composé de ddd et qui a les mêmes caractéristiques que le .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite79a98872]

Aussi, j'ai lu que, par exemple, un pion + (1 quark up et 1 antiquark down) s'annihilaient en un neutrino électronique et un muon + . Chez les pions neutres où les quarks correspondent à leurs antiparticules (anti-down et down , anti-up et up), que produisent leur annihilation?

Les annihilations donnent des photons : . C'est la rencontre d'une particule et d'une antiparticule.

Ce dont tu parles est une désintégration, on a bien , principalement car il y a d'autres modes de désintégration.

Pour le comme tu l'as remarqué c'est sa propre antiparticule, l'annihilation donnerai encore des photons, mais sa désintégration donne aussi des photons : .

Voilà, si tu as d'autres question ?!

[deep_turtle]

Pour préciser pour les curieux, le PDG que mentionne Neutrinoman, c'est le Particle Data Book, une compilation des propriétés de toutes les particules connues, mises à jour très régulièrement. On peut la trouver sur le net ici :

PDG

[invite48c8c396]

Excusez-moi... Que sont les pion, quarks, antiquarks, muons, neutrinos (ah ça, j'en ai entendu parler quelque part !), baryons et hadrons ?

Merci pour les réponses claires et compréhensibles

[invite79a98872]

Excusez-moi... Que sont les pion, quarks, antiquarks, muons, neutrinos (ah ça, j'en ai entendu parler quelque part !), baryons et hadrons ?

Merci pour les réponses claires et compréhensibles

Tu demandes beaucoup là !

Un pion est un méson (quark+antiquark) composé de mélanges de up et de down en fonction de la charge de ce pion.

Les quarks sont des particules élémentaires qui constituent les hadrons (particules soumises à l'interaction forte).

Les baryons sont constitués de trois quarks, par exemple le proton constitué de uud.

Les neutrinos sont également des particules élémentaires (des leptons) qui ne sont soumis qu'a l'interaction faible.

Ici tu trouveras un tableau récapitulatif (en anglais) de ce qu'on appelle le modèle standard qui organise toutes ces particules :
http://www.cpepweb.org/cpep_sm_large.html

[invitee033fdb1]

Merci bien pour toutes ces réponses,

Je vais peut-être un peu dériver de ma question initiale (laquelle est affaire réglée), mais puisqu'on parle de hadrons...
J'avais lu dans Science et Vie, je crois, qu'on avait peut-être découvert une forme de pentaquarks, qu'en est-il vraiment, est-ce vrai? Je n'en ai pas réentendu parler, et vous êtes surement plus au courant que moi, alors je vous pose la question.

Bien amicalement Condensat_B-E

[invite79a98872]

Salut,
Non l'existence du pentaquark n'est pas encore tranchée. Certains prétendent l'avoir vu (je ne dis pas qu'il ne l'ont pas) mais le problème est qu'une autre équipe avec les mêmes données mais une méthode d'analyse différente ne le voit pas. En tout cas théoriquement rien n'empèche son existence, en effet on peut montrer que ces assemblages de qurks sont possibles mais uniquement en nombres impairs. Je vais chercher des références pour le pentaquark !

[invite79a98872]

Dans cet article d'une collaboration de BaBar, le premier paragraphe parle des différents pentaquarks qui ont peut-être été mis en évidence :

http://arxiv.org/abs/hep-ex/0502004

C'est tout récent mais désolé c'est en anglais. Et ils disent avoir cherché un pentaquark qui avait "déjà été observé" et ils ne l'ont pas vu.

[invite8ef897e4]

Il y a plusieurs problemes avec le(s) pentaquark(s)

• toutes les observations en faveur de leur existence ont ete obtenues a moyenne energie et n'ont pas une tres grande statistique : dans un spectre de masse, on voit un pic contenant quelques dizaines d'evenements. Or, toutes les experiences a hautes energie, sans exception, n'ont pas vu de pentaquark : pourquoi ne peut-on observer cette (ces) particule(s) qu'au seuil de production ? (i.e. a energie legerement superieure a la masse)
• pour obtenir ce pic, il est necessaire de faire des coupures du type "au moins tant d'energie deposee dans tel detecteur" ET "au plus telle difference de temps entre deux signaux" ET "telle particule dans tel angle solide" ET etc etc... Or tout le monde sait comment faire pour s'assurer que ces coupures ne vont pas artificiellement creer un tel pic : on applique ces coupures a des donnees obtenues par simulations, lesquelles simulation ne contiennent pas de pentaquark, et l'on s'assure qu'effectivement elles ne produisent pas de pic dans les donnees. Pourtant, les fluctuations a basse statistique sont suffisamment violentes pour mettre en doute la validite de cette procedure. Les donnees simulees contiennent des millions d'evenements et a cette echelle les fluctuations sont noyees dans la masse.
• Les differentes experiences en faveur du (des) pentaquark(s) sont toutes d'accords : les particules observees ont une largeur extremement faible, probablement inferieur au MeV ! En revanche, ces memes experiences sont en desaccord sur la masse elle-meme, et ce desaccord correspond a plusieurs MeV. Il est absurde que les differentes valeurs de masse soient en desaccord superieur a plusieurs fois la largeur de la particule
• les theoriciens sont tous contents parce qu'ils ont un nouveau terrain de jeu : Cool ! des etats lies a 5 quarks de valence ! Mais cet enthousiasme doit etre modere d'honnetete scientifique : il faut au minimum trois nouveaux pentaquars pour completer le multiplet. Or les masses varient de facon monotone au sein d'un multiplet. Bref : il est necessaire qu'au moins un pentaquark soit plus leger qu'au moins un etat lie a trois quark (parmi ceux deja present dans le multiplet). Ceci n'est choquant qu'au premier abord certes, mais tout de meme il sera difficile d'expliquer a la fois cette tres faible largeur et ce probleme de hierarchie des masses.

Un mecanisme de production possible :

Le multiplet elargi :


Alors la raison pour laquelle on n'en entend plus trop parler pour l'instant, c'est que parmi les collaborations, les gens enthousiastes ont ete moderes par les gens sceptiques qui veulent attendre une vraie preuve, parfaitement indiscutable. L'analyse de donnees obtenues a Jefferson Lab est en cours, mais rien ne filtrera vers l'exterieur avant les resultats finaux
De plus il y a pratiquement tous les jours au moins un preprint sur ces bestioles a 5 quarks.

[invite48c8c396]

Tu demandes beaucoup là !

Un pion est un méson (quark+antiquark) composé de mélanges de up et de down en fonction de la charge de ce pion.

Les quarks sont des particules élémentaires qui constituent les hadrons (particules soumises à l'interaction forte).

Les baryons sont constitués de trois quarks, par exemple le proton constitué de uud.

Les neutrinos sont également des particules élémentaires (des leptons) qui ne sont soumis qu'a l'interaction faible.

Ici tu trouveras un tableau récapitulatif (en anglais) de ce qu'on appelle le modèle standard qui organise toutes ces particules :
http://www.cpepweb.org/cpep_sm_large.html

Bon, je verrai ça dans 10 ans, je ne pige pas grand chose...

[deep_turtle]

Ben en fait il n'y a pas grand-chose à comprendre, ce sont juste des définitions... C'est vrai que ça fait beaucoup de mots compliqués d'un coup...

[invite79a98872]

Bon, je verrai ça dans 10 ans, je ne pige pas grand chose...

Si tu regardes le tableau que je t'ai donné tu veras que les particules sont regroupées en familles. Mais si tu fais une recherche dans le forums je me souviens de discussions où nous avions pris le temps de bien tout expliquer. Sinon je te mets ce lien mais c'est encore en anglais (je ne connais pas ton niveau en anglais ?!) :
http://nemo.in2p3.fr/physics/sm.php

Mais bon vu ton age ça ne doit pas être ton truc l'anglais. Tu dois pouvoir trouver un équivalent en français sur google il doit y en avoir des tonnes. Tu veras avec un peu de temps ça passe tout seul.

Humanino merci pour toutes ces précisions, on dirait que c'est ton domaine ! Je croyais que tu étais plus dans le plasma quarks-gluons (mais j'ai peut-être inventé ça !). Bon tu n'as pas un petit scoop à nous donner ?

[invitee033fdb1]

Merci à vous tous, c'est très intéressant ce que vous m'expliquer,

Je me permets une autre question,
Pour les nucléons (proton, neutron), si je ne me trompe pas, je crois que les spins ne sont pas tous orientés dans le même sens, n'est-ce pas (ce qui expliquerait leur spin 1/2, malgré les 3 quarks)?
Comment s'apellent donc ces mêmes baryons (je parle du proton et neutron), mais dont les quarks ont tous leur spin orienté dans le même sens? Aussi, ces derniers sont-ils instables ou pas? S'ils le sont, pourquoi?

Bien amicalement Condensat_B-E

[invite79a98872]

Le spin des nucléons est quelque chose de très compliqué et qui n'est pas encore résolu complètement, il y a bien la contribution des 3 quarks qui les constituent, mais il y a aussi des paires de quark-antiquark et des gluons. Donc toute cette soupe est bien difficile à décrire.

Si tu fais une recherche dans les forums tu devrai trouver une discussion là dessus, je crois qu'humanino avait bien expliqué tout ça.

[invite8ef897e4]

Le spin des nucléons est quelque chose de très compliqué et qui n'est pas encore résolu complètement, il y a bien la contribution des 3 quarks qui les constituent, mais il y a aussi des paires de quark-antiquark et des gluons. Donc toute cette soupe est bien difficile à décrire.

ah ben c'est plutot ca mon domaine en fait !
La description correcte de cette soupe se fait grace aux distributions de partons generalisees. Si vous vous rappelez, les distributions "ordinaires" de partons dependent d'une seule variable : , qui est la fraction d'impulsion portee par le parton : il faut donc interpreter ces distributions dans un repere ou le hadron a une impulsion infinie, afin d'eviter des problemes tels que : "alors le parton possede une fraction de masse du nucleon, et la masse du parton n'est pas constante". En revanche, les distributions generalisees dependent de trois variables :

Les processus est asymetrique : il faut un transfert non-nul. Les variables sont analogues au ce sont des fractions d'impulsion.

Le truc revolutionnaire, c'est que grace a ces nouvelles distributions, on peut acceder au tenseur energie-impulsion des partons ! Le seul autre moyen connu actuellement, serait de faire de la diffusion de graviton

Les Distributions de Partons Généralisées

[deep_turtle]

Juste pour apporter un élément de réponse à

Pour les nucléons (proton, neutron), si je ne me trompe pas, je crois que les spins ne sont pas tous orientés dans le même sens, n'est-ce pas (ce qui expliquerait leur spin 1/2, malgré les 3 quarks)?

En quelque sorte oui... Je ne suis pas super enthousiaste avec cette façon de dire les choses, car ça utilise une vision classique pour décrire quelque chose de quantique.

Quand on dit qu'un objet a un spin 1/2, on ne dit pas tout. Il y a deux nombres quantiques qui caractérisent l'état de la particule, le spin s (ici 1/2) et le nombre magnétique m, qui peut prendre les valeurs 1/2 et -1/2.

Quand on met ensemble trois objets ayant chacun un moment cinétique (de spin, par exemple) 1/2, le système résultant peut avoir un spin s=1/2 ou 3/2, selon les moments magnétiques des trucs de départ.

C'est vrai que ça ressemble pas mal à l'addition de 3 vecteurs, dont la longueur serait donnée par s, et m donnat le sens du vecteur. L'analogie est assez bonne car le spin est effectivement représenté par un objet mathématique qui partage des propriétés avec les vecteurs usuels. Cependant il ne faut pas chercher à pousser l'analogie trop loin, et certaines propriétés du spin ne sont pas visualisables avec cette analogie...

[invite6f044255]

Salut,

ce qui est cool avec humanino, c'est qu'il est comme les technocrates de Coluche, quand il a fini sa reponse, tu comprends plus ta question.... (un petit sondage pour savoir combien de membres du forum arrive a le suivre??)

Bon, un peu de serieux , je devie legerement avec une petite question sur le confinement des quarks: J'ai pas trop compris pourquoi une particule non-incolore devait forcement etre confinee...
Le prof a dit que contrairement a la densite d'energie EM qui diminue avec la distance (en 1/(r*r)), la densite d'energie du champ cree par un quark ne diminue pas avec la distance, et que donc, ca creerait une energie totale infinie en integrant sur tout l'espace. Donc les quarks ne peuvent pas etre "nus" et doivent apparaitre en groupes incolores. D'accord, mais qu'est-ce qui regit la distance a laquelle sont ces quarks. Imaginons une zone tres "vide" de l'univers avec juste trois quarks (qui forme un ensemble incolore), pourquoi ces trois quarks ne peuvent pas etre a quelques centimetres, voire metres les uns des autres?? Leurs champs se "neutraliseraient" quand meme a grande distance, non?

[invite8ef897e4]

quand il a fini sa reponse, tu comprends plus ta question....

c'est vrai que je suis pas clair ?!

D'accord, mais qu'est-ce qui regit la distance a laquelle sont ces quarks. Imaginons une zone tres "vide" de l'univers avec juste trois quarks (qui forme un ensemble incolore), pourquoi ces trois quarks ne peuvent pas etre a quelques centimetres, voire metres les uns des autres?? Leurs champs se "neutraliseraient" quand meme a grande distance, non?

les simulations sur reseaux montrent tres clairement que la glue forme un tube entre les quarks. Ce qui regit la distance interquark, c'est donc la tension de la "corde" que forme le tube de glue. Cette tension est appelee "pente de Regge" et a pour valeur approximative 1 GeV.

rappelons que 200 MeV fm ce qui donne une idee de la longueur du tube de glue .2 fm

autre precision : il ne suffit pas a un systeme hadronique d'etre "blanc" pour etre neutre et donc non-confine. Il lui faut etre "invariant sous les rotations de couleur" i.e. singulet de couleur, ce qui est une contrainte plus forte ("singulet => blanc" est vraie mais "blanc => singulet" est fausse)

[invite79a98872]

c'est vrai que je suis pas clair ?!

Moi au contraire j'aime bien tes explications Humanino !
Elles sont souvent très proches de mes attentes, et me sont claires, peut-être que certains sont moins familliers avec le domaine ?

[invite6f044255]

Non, non, humanino, a mon avis tu dois etre tres clair, je n'ai juste pas les connaissances pour te suivre. Et c'est vrai que tu essayes de repondre tres precisement, ce qui t'oblige a faire intervenir des notions qui me sont pas du tout familieres, et donc, parfois, je suis perdu....
C'etait plus une boutade qu'autre chose!!

Sur le coup du confinement, c'est OK, j'ai tout compris. Merci.

[invitee033fdb1]

Oui, merci pour ces précisions
Juste une petite question, dans un pentaqark, quels pourraient être les quarks constituants, i. e. y-a-t-il trois quarks et 2 antiquarks, de cette maniere la couleur globale est blanche ou transparente?
Merci à l'avance

[invite48c8c396]

Merci pour les liens. J'ai de très bonnes notes en anglais mais en ce qui concerne le vocabulaire scientifique, c'est difficile. Mais je comprends mieux. Et j'ai eu la surprise de voir qu'un proton était un assemblage de différentes particules . Et qu'un neutron pouvait devenir proton en éjectant un électron et un anti-neutrino.

[invite79a98872]

Oui, merci pour ces précisions
Juste une petite question, dans un pentaqark, quels pourraient être les quarks constituants, i. e. y-a-t-il trois quarks et 2 antiquarks, de cette maniere la couleur globale est blanche ou transparente?
Merci à l'avance

Plus haut j'ai mis un lien sur un article dans le premier paragraphe ils citent des combinaisons possibles de pentaquarks : , , ... Comme tu le vois il y a trois quarks qui vont être bleu, vert et rouge et une paire quark antiquark dont les couleurs et anticouleurs vont se compenser : on obtient bien du blanc.

[invitee033fdb1]

Merci de vous avoir pris la peine de me répondre.
A+

Condensat_B-E