Quarks, hadrons

[invite20045f3c]

Salut !

Une personne que je connais me dit que les quarks sont composés eux-mêmes de quarks ; et seraient donc des hadrons. Je pense qu'elle a tort, étant donné que les quarks sont actuellement considérés comme les composants élémentaires de la matière, et puis des quarks composés de quarks ça me parait tout simplement un non-sens.... mais du coup je me demande quand même si j'aurais pas raté quelque chose.

Quelqu'un aurait-il entendu parlé d'une chose dans le genre ?

Voilà le lien où il me dit ça. C'est en anglais, m'enfin ce qui vous intéresse je pense c'est la citation qu'il fait à la fin de son message (c'est "Kazuya" celui dont je parle) où il explique pourquoi les quarks sont composés de quarks, et c'est assez facilement compréhensible je pense (j'espère)...

Merci de vos réponses =)
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

Une personne que je connais me dit que les quarks sont composés eux-mêmes de quarks ; et seraient donc des hadrons.

Une chose est simple : les quarks sont au moins compose d'un quark et a ce titre, sans difficulte, sont bien des hadrons.

Je pense qu'elle a tort, étant donné que les quarks sont actuellement considérés comme les composants élémentaires de la matière, et puis des quarks composés de quarks ça me parait tout simplement un non-sens.... mais du coup je me demande quand même si j'aurais pas raté quelque chose.

L'histoire est un peu moins naive que cela. Les quarks sont des objets non-volants bien identifies, dans le sens qu'ils portent une charge de couleur et donc sont confines de facon permanente dans des objets "blancs". Je vais maintenant un peu schematiser pour essayer de rendre les choses plus simples. Imagine un tel objet blanc comme un sac dans lequel se trouvent 3 quarks (un rouge, un vert et un bleu). Ils echangent leurs couleurs en permanence par l'intermediaire des gluons qui les lient. Chaque quark emet et absorbe donc en permanence des gluons (qui portent des combinaisons de couleurs de quarks de type rouge-antivert par exemple), et se trouve donc en quelque sorte "baigne dans un nuage de gluons autour de lui". Mais si tu regardes de plus pres, un gluon lui meme a l'interieur du sac peut fluctuer en une paire quark-antiquark (portant les couleurs correspondantes). Le nombre de quarks que tu trouves dans le sac depend donc de l'echelle a laquelle tu regardes. Avec une loupe plus puissante, tu vois plus de quarks (il y a toujours la meme somme nombre de quarks-nombre d'antiquarks cependant). Je pense que c'est en ce sens precis, et bien etabli theoriquement et experimentalement, que ton ami a pu dire "un quark est fait de quark".

[Gwyddon]

Hello,

Bonjour,Une chose est simple : les quarks sont au moins compose d'un quark et a ce titre, sans difficulte, sont bien des hadrons.

Cette classification n'est pourtant pas très conventionnelle non ? Je veux dire dans le PDG ils distinguent bien les quarks des leptons des hadrons par exemple

[invite8ef897e4]

Cette classification n'est pourtant pas très conventionnelle non ?

Je ne suis pas certain. Pour moi, hadron, c'est tout ce qui interagit fortement, donc tout ce qui est fait de quarks. D'apres ce que je comprend, PDG separe particules fondamentale de zoologie hadronique plus qu'autre chose. La zoologie hadronique elle-meme est divisee en baryons et mesons etc... pour des raisons pratiques, mais cela n'indique pas forcement une position de pricncipe sur la classification "logique" des quarks. C'est juste une opnion cependant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwyddon]

Ceci dit, je suis tout à fait d'accord avec ce que tu as dit au début.

Pour moi, hadron, c'est tout ce qui interagit fortement, donc tout ce qui est fait de quarks

En effet, de ce point de vue, un quark interagissant fortement..

[Karibou Blanc]

Pour moi, hadron, c'est tout ce qui interagit fortement, donc tout ce qui est fait de quarks.

Mais alors il faut tenir compte des gluons dans la classification

[invite8ef897e4]

Mais alors il faut tenir compte des gluons dans la classification

C'est juste, et d'ailleurs, du point de vue de la question de depart, un gluon est fait de quarks (+ doubles lignes de t'Hooft). Analogies simplistes mises a part, je n'ai pas d'opinion arretee a ce sujet precis, et je ne suis pas sur de voir ce qu'il y aurait de fondamentalement maladroit a dire que le gluon est un hadron.

[FormClaque]

Je pense que la différence fondamentale entre le gluon et le hadron et que l'un est le vecteur de l'interaction forte (donc particule de spin 1, c'est un boson) et le hadron est une particule qui ressent l'effet de cette force (c'est une particule de spin 1/2), d'où la classification boson/fermions (dont les hadrons font partie avec les leptons) qui montre à quelle statisque à laquelle ils appartiennent (Fermi-Dirac ou Bose-Einstein). Ce qui finalement est une différence énorme.

[mariposa]

C'est juste, et d'ailleurs, du point de vue de la question de depart, un gluon est fait de quarks (+ doubles lignes de t'Hooft). Analogies simplistes mises a part, je n'ai pas d'opinion arretee a ce sujet precis, et je ne suis pas sur de voir ce qu'il y aurait de fondamentalement maladroit a dire que le gluon est un hadron.

bonsoir,

Il me semble que l'usage a consacré au terme hadron les particules composites qui sont classés sous SU(3)f.
.
Si par contre on choisit hadron pour désigner tout ce qui est sujet à l'interaction forte on peut y incorporer les gluons en tant que particules "réelles" et non pas tout ce qui represente des interactions par particules "virtuelles" qui representent par exemple la polarisation du vide chromodynamique.

[invite8ef897e4]

Si par contre on choisit hadron pour désigner tout ce qui est sujet à l'interaction forte on peut y incorporer les gluons en tant que particules "réelles" et non pas tout ce qui represente des interactions par particules "virtuelles" qui representent par exemple la polarisation du vide chromodynamique.

Je ne sais pas la distinction que vous faites entre reel et virtuel. Les gluons font des jets que l'on peut identifier.

[mariposa]

Je ne sais pas la distinction que vous faites entre reel et virtuel. Les gluons font des jets que l'on peut identifier.

La même distinction qu'il y a des photons réels (qui permettent actuellement de lire mon écran) et de photons virtuels qui representent mathématiquement l'interaction entre 2 électrons.

[FormClaque]

Tout à fait les hadrons sont des particules composites (composé d'états liés de quarks, quark-antiquark qui forment un méson ou 3 quarks comme dans le proton et le neutron). Le gluon n'étant pas composite il ne peut pas être inclus dans les hadrons. Par contre on peut rassembler le tout (quarks et gluons) dans ce que l'on appelle le modèle des partons.

[invite8ef897e4]

des photons réels qui permettent actuellement de lire mon écran

OK prenons les photons qui te permettent de lire ton ecran. Ils ont ete emis et sont absorbes par des electrons. Qui choisis-tu parmi les 3, electron emeteur, photon, et electron recepteur, pour n'etre pas exactement reel ? Les electrons lies ?

[Karibou Blanc]

Je pense que la différence fondamentale entre le gluon et le hadron et que l'un est le vecteur de l'interaction forte (donc particule de spin 1, c'est un boson) et le hadron est une particule qui ressent l'effet de cette force (c'est une particule de spin 1/2)

Non pour deux raisons. 1) le gluon subit également la force, en plus de la médier. La théorie est non-linéaire. 2) Les mésons ne sont pas des particules de spin 1/2.

et je ne suis pas sur de voir ce qu'il y aurait de fondamentalement maladroit a dire que le gluon est un hadron.

Moi non plus, l'usage mis à part bien sur. Néanmoins hadrons en grec ca signifie "lourd", donc ca me parait plus adapté aux mésons et aux baryons, non ? De toutes facons, je suis d'accord, il n'y a rien de fondamentalement important la dedans.

[invite8ef897e4]

Néanmoins hadrons en grec ca signifie "lourd", donc ca me parait plus adapté aux mésons et aux baryons, non ?

De memoire, "lourd" c'etait baryon, et hadron c'etait "fort/epais", c'est d'ailleurs une des raisons pour lesquels je me suis dit que le gluon en tant que hadron n'etait pas si faux. Mais je peux me tromper sur l'etymologie (qui est de toute maniere approximative).

[Karibou Blanc]

De memoire, "lourd" c'etait baryon, et hadron c'etait "fort/epais"

Arg, en effet c'est possible. Je n'ai pas le Bailly avec moi pour vérifier.

[FormClaque]

[QUOTE=Karibou Blanc;1878675]2) Les mésons ne sont pas des particules de spin 1/2.

Tu as raison autant pour moi, mais je reste sur ce que j'ai dit avant, les hadrons sont des particules composites alors que le gluon non, c'est une différence importante. Ensuite en parlant de SU(3) ils ne se trouvent pas dans la même représentation du groupe (adjointe pour les gluons et 3x3barre pour les mésons par exemple) ce qui est une autre différence au niveau des fondements de la théorie de l'interaction forte. Mais il me vient une autre question, tu dis que la théorie est non-linéaire, mais je crois me souvenir que la mécanique quantique repose sur la linéarité (principe de superposition), alors finalement je ne me souviens plus comment on justifie que la théorie tient debout....

[Karibou Blanc]

les hadrons sont des particules composites alors que le gluon non, c'est une différence importante.

Certes.

Ensuite en parlant de SU(3) ils ne se trouvent pas dans la même représentation du groupe (adjointe pour les gluons et 3x3barre pour les mésons par exemple) ce qui est une autre différence au niveau des fondements de la théorie de l'interaction forte.

C'est la meme chose que ce que tu as dit au-dessus. Donc ce n'est pas une autre différence. 3 fois 3bar est réductible, ce qui correspond à une particule composite.

tu dis que la théorie est non-linéaire

Par non-linéaire je veux dire que le gluon interagit avec lui-meme car SU(3) est un groupe non-abélien. Les interactions de jauge ne sont donc pas seulement linéaire en le champ de jauge (le gluon) mais il existe des interaction cubique et quartique.

mais je crois me souvenir que la mécanique quantique repose sur la linéarité

Oui, bien sur mais il ne sagit de la meme linéarité ici. Je parlais de vertex non-linéaire en gluons. Mais un vertex n'a rien à voir avec un ket. Les kets se superposent toujours linéairement bien sur.

[FormClaque]

Certes.



C'est la meme chose que ce que tu as dit au-dessus. Donc ce n'est pas une autre différence. 3 fois 3bar est réductible, ce qui correspond à une particule composite.



Par non-linéaire je veux dire que le gluon interagit avec lui-meme car SU(3) est un groupe non-abélien. Les interactions de jauge ne sont donc pas seulement linéaire en le champ de jauge (le gluon) mais il existe des interaction cubique et quartique.



Oui, bien sur mais il ne sagit de la meme linéarité ici. Je parlais de vertex non-linéaire en gluons. Mais un vertex n'a rien à voir avec un ket. Les kets se superposent toujours linéairement bien sur.

Merci beaucoup pour ces précisions.

[invite20045f3c]

Merci pour vos explications et votre débat, très intéressants =)
Cependant, par rapport à ma question, quelqu'un aurait-il d'autres idées/arguments ? Parce que le débat est un peu parti sur les gluons là ^^"

Ou alors la réponse de humanino est complète ? c'est possible, j'en sais rien, je demande c'est tout
En gros tu me dis que les quarks peuvent être considérés comme des hadrons si on dit que les hadrons représentent le groupe de particules soumises à l'interaction forte ?

[invite8ef897e4]

En gros tu me dis que les quarks peuvent être considérés comme des hadrons si on dit que les hadrons représentent le groupe de particules soumises à l'interaction forte ?

Depuis tout a l'heure, mon opinion a un peu evoluee. Remarque d'abord que je ne faisais que chercher un sens a l'affirmation "les quarks sont faits de quarks" qui est quelque peu surprenante, au moins inhabituelle pour moi. Elle tient dans la mesure ou "l'on trouve plus de quarks lorsqu'on regarde un quark avec une loupe plus grossissante". Mais en fait, si l'on veut vraiment pousser ce raisonnement dans ses retranchements logiques, tout est hadron. De ce point de vue, c'est vraiment maladroit je crois.

En effet, un photon par exemple peut fluctuer en une paire quark-antiquark lorsqu'il se propage. Reciproquement, un meson vecteur peut fluctuer en un photon (virtuel). La position consistant a dire "les quarks sont faits de quarks" me parait donc plus difficile a tenir a la lumiere de cet argument. Je crois que la vaste majorite des physiciens des particules tiqueraient a l'entendre. Ce n'est pas profondement faux, c'est etrange.

[mariposa]

Depuis tout a l'heure, mon opinion a un peu evoluee. Remarque d'abord que je ne faisais que chercher un sens a l'affirmation "les quarks sont faits de quarks" qui est quelque peu surprenante, au moins inhabituelle pour moi. Elle tient dans la mesure ou "l'on trouve plus de quarks lorsqu'on regarde un quark avec une loupe plus grossissante". Mais en fait, si l'on veut vraiment pousser ce raisonnement dans ses retranchements logiques, tout est hadron. De ce point de vue, c'est vraiment maladroit je crois.

En effet, un photon par exemple peut fluctuer en une paire quark-antiquark lorsqu'il se propage. Reciproquement, un meson vecteur peut fluctuer en un photon (virtuel). La position consistant a dire "les quarks sont faits de quarks" me parait donc plus difficile a tenir a la lumiere de cet argument. Je crois que la vaste majorite des physiciens des particules tiqueraient a l'entendre. Ce n'est pas profondement faux, c'est etrange.

Bonjour,

Il faut éliminer tout ce que l'on appelle particules "virtuelles" dans la mesure où les particules virtuelles sont un "concept" qui découle de la théorie des perturbations. Si l'on pouvait résoudre les problèmes sans théorie des perturbations la "vitualité" des particules n'existerait pas.
.
En bref les hadrons sont ce que l'usage a classé sous SU(3)f. Néanmoins les gluons étant tout aussi réels que les quarks on pourrait faire référence à SU(3)c.

[Karibou Blanc]

les hadrons sont ce que l'usage a classé sous SU(3)f

Quel est exactement ce SU(3)f dont tu parles ?

[Gwyddon]

mariposa voulait parler de SU(3) saveur je pense ; mais de toute façon si on voulait être complet ça devrait être SU(6) mais c'est vraiment un groupe trop approximatif

[Karibou Blanc]

Il faut éliminer tout ce que l'on appelle particules "virtuelles" dans la mesure où les particules virtuelles sont un "concept" qui découle de la théorie des perturbations. Si l'on pouvait résoudre les problèmes sans théorie des perturbations la "vitualité" des particules n'existerait pas.
.

Je ne suis pas d'accord avec ca. Evidemment, les particules virtuelles sont un artéfact du développement perturbatif. Néanmoins, elles traduisent un fait qui demeure vrai meme au niveau non perturbatif (bien qu'on ne sache pas le résoudre pour le moment) : Les particules en interactions n'ont rien à voir avec les particules libres. Non-perturbativement il n'y a pas de photon, pas de quark, pas de leptons, etc... mais tout est "mélangé" ensemble. Tout comme lorsqu'on plonge un électron dans un cristal, les états fondamentaux ne sont plus des électrons et des phonons, mais des quasi-particules que l'on peut voir comme composées d'électrons et de phonons dans une approximation de faible interaction (ie un développement perturbatif). En ce sens la remarque d'humanino me parait valable au-delà du développement perturbatif. Si on pousse le raisonnement, tout est hadron, car tout est sensible à l'interaction forte.

[Karibou Blanc]

mariposa voulait parler de SU(3) saveur je pense

ok, c'est donc le SU(3) qui mélange les quarks u,d,s. Si c'est vraiment ce dont tu parles mariposa, il y a un léger souci c'est qu'il existe trois autres quarks (c,b,t) et que, comme la rappelé gwyddon, la classification sous SU(6) n'est pas adéquate car ce n'est pas une symétrie, les masses des 6 quarks étant très très différentes. SU(3)f non plus n'est pas une symétrie exacte (mu<md<ms) mais néanmoins elle constitue une bonne symétrie approchée (les masses de u,d,s étant relativement faible devant les masses des hadrons) pour faire une classification des hadrons "légers", c'est-à-dire formés de u,d,s seulement. En conséquence, définir les hadrons comme des représentations de SU(3)f ne me parait pas adapté car on met alors ouvertement de coté la moitié des quarks. Pareillement, définir les hadrons comme des reps de SU(6)f l'est encore moins car ce n'est pas une symétrie.

[FormClaque]

Les quarks sont compris dans la représentation fondamentale de SU(3)f, les antiquarks sont dans la representation conjuguée de celle-ci appelée 3barre. On obtient les différents hadrons en formant le produit tensoriel des ces représentations (hadrons 3X3X3 et mésons 3x3barre).

[Karibou Blanc]

Les quarks sont compris dans la représentation fondamentale de SU(3)f, les antiquarks sont dans la representation conjuguée de celle-ci appelée 3barre

Non, il s'agit de du SU(3) de couleur dans ce cas, noté SU(3)c et non SU(3)f. De plus SU(3)c est une symétrie locale, elle contient les gluons, SU(3)f est une symétrie globale "permutant les quarks u,d,s", elle est exacte uniquement dans la limite ou les masses de ces trois quarks sont nulles.

[FormClaque]

Alors mon cours de théorie des groupes raconte n'importe quoi ainsi la vérification que j'ai faite sur wikipedia (en anglais)......Et d'autant plus que je ne comprends pas pourquoi les classer dans SU(3)c, alors que les hadrons sont sans couleur...Je crois (enfin de ce que j'ai lu) que ce sont plutot les gluons qui sont classés dans SU(3)c car eux portent une charge de couleur.

[Karibou Blanc]

Et d'autant plus que je ne comprends pas pourquoi les classer dans SU(3)c

C'est juste QCD ce que je raconte. Les quarks sont des triplets de couleur, ie une 3 de SU(3)c, ils portent donc une charge de couleurs. Les hadrons sont des singulets de couleur, ce que tu appelles "sans couleur". 3x3bar contient un singulet (un invariant sous SU(3)c) qu'on appelle méson. De meme 3x3x3 contient un singulet, le hadron. Les 3 et 3bar ici sont des représentations de SU(3)c. Je crois que tu confonds le fait que les quarks sont des fondamentales de SU(3)c avec la classification des hadrons sous SU(3)f qui représente juste les types de quarks qui les composent. Ce n'est pas le meme SU(3) ! Encore une fois SU(3)f ne concerne que u, d et s. Et elle est utile pour la classification des hadrons car c'est une symétrie (globale) pas trop mauvaise.

e crois (enfin de ce que j'ai lu) que ce sont plutot les gluons qui sont classés dans SU(3)c car eux portent une charge de couleur.

Les gluons sont dans la représentation adjointe de SU(3)c, c'est vrai. Mais les quarks sont aussi coloré, ils "vivent" dans la représentation (anti)fondamentale.

Alors mon cours de théorie des groupes raconte n'importe quoi ainsi la vérification que j'ai faite sur wikipedia (en anglais)...

C'est certainement une lecture un peu rapide