Vulgarisation scientifique: les couleurs de Quarks, comment les voyez-vous?

[invite463893f0]

Bonjour à toutes et à tous,

Voilà, j'aimerai savoir comment vous, étudiants, professeurs ou chercheurs en physique (et plus précisemment, des particules) vous "voyez" la couleur des Quarks?

Je sais bien que cela ne correspond pas vraiment à une "couleur" telle qu'on l'entend. Mais de quoi s'agit-il vraiment? D'après mes recherches, les quarks sont exactement les mêmes tout en étant différents de par ces couleurs (un cas non isolé dans l'infiniment petit mais tout de même...)

En fait pour avouer la vérité, j'ai beau lire la définition de la "charge de couleur" d'un Quark, je ne la comprends pas... Ou du moins je n'arrive pas à visualiser cet état de fait.

Quelqu'un a-t-il une analogie (si cela est possible) afin de m'expliquer à quoi peuvent correspondre ces "couleurs" de Quark? Une charge électrique? Electronique? Une autre particule? Des quarks différents?

Merci d'avance pour vos réponses,
Bonne journée.
-----

[invite803a8ebc]

Bonjour,
je ne suis ni professeur ni chercheur mais je crois avoir une analogie:
dans un mensuel de science, je lis :"de même que la charge électrique traduit la sensibilité à la force électromagnétique, la couleur traduit la sensibilité des quarks à la force forte" ( et la saveur à la force faible)
au revoir

[invite8ef897e4]

Bonjour,

de même que la charge électrique traduit la sensibilité à la force électromagnétique, la couleur traduit la sensibilité des quarks à la force forte

c'est tout a fait correct. Cela ne suggere cependant pas d'explication a la terminologie "couleur". Il n'est pas certain que le choix de cette terminologie apporte plus de "lumiere" qu'elle ne cause de confusion !

Les quarks portent une charge supplementaire qui peut prendre trois valeurs, disons R, B ou V. Les anti-quarks peuvent porter les valeurs aR, aB ou aV (ou "aC" est un raccourci pour "anti-C"). Cette charge fait interagir ce petit monde par l'echange de gluons (analogues aux photons de la charge electromagnetique). De facon basique, un quark R (par exemple) peut emettre (par exemple) un gluon R-aB et devenir B. Un tel gluon peut etre absorbe par un quark B qui devient alors R. Il se trouve que dans la Nature, les combinaisons de quarks qui forment des etats lies (plus ou moins stables dits hadons) sont soit de la forme R-B-V (3 quarks, dits baryons) soit de la forme C-aC (1 quark et un antiquark, dits mesons). On peut considerer qu'il est necessaire de preciser que les combinaisons de type aR-aB-aV, les anti-baryons, sont aussi admissibles (cela decoule en fait logiquement de principes generaux a partir de l'affirmation precedente).

La raison pour laquelle on a donne le nom de "couleur" a cette charge est qu'il semble plus facile de comprendre le paragraphe precedent si l'on admet que les lettres R, B et V representent des couleurs abstraites "rouge, bleu et vert". Selon cette terminologie, les seules combinaisons admissibles observees dans la Nature seraient "blanches", ou plus techniquement "singulets de couleur", c'est-a-dire invariants sous les rotations dans cet espace abstrait.

Il faut neanmoins qu'il soit bien clair dans votre esprit que ces "couleurs" n'ont a voir avec les couleurs de tous les jours (les longueurs d'ondes de photons reels) que le processus de combinaisons entre elles pour former d'autres couleurs.

Une petite remarque technique, un peu moins schematiquement, les gluons ne sont pas au nombre de 9, comme on pourrait le croire en faisant toutes les combinaisons possibles de type C1-aC2 ou C1 et C2 representent R, B ou V. En effet, la combinaison particuliere R-B-V n'est pas un gluon adminissible. Un gluon de type R-B-V pourrait se propager au-dela du volume interne a un hadron, et ressemblerait plus a un "photon se couplant a la masse" qu'a un gluon. Finalement, dans l'espace de ces charges de couleur, les quarks sont au nombre de 3 et les gluons au nombre de 8.

[vaincent]

Bonjour à toutes et à tous,

Voilà, j'aimerai savoir comment vous, étudiants, professeurs ou chercheurs en physique (et plus précisemment, des particules) vous "voyez" la couleur des Quarks?

Je sais bien que cela ne correspond pas vraiment à une "couleur" telle qu'on l'entend. Mais de quoi s'agit-il vraiment? D'après mes recherches, les quarks sont exactement les mêmes tout en étant différents de par ces couleurs (un cas non isolé dans l'infiniment petit mais tout de même...)

En fait pour avouer la vérité, j'ai beau lire la définition de la "charge de couleur" d'un Quark, je ne la comprends pas... Ou du moins je n'arrive pas à visualiser cet état de fait.

Quelqu'un a-t-il une analogie (si cela est possible) afin de m'expliquer à quoi peuvent correspondre ces "couleurs" de Quark? Une charge électrique? Electronique? Une autre particule? Des quarks différents?

Merci d'avance pour vos réponses,
Bonne journée.

bonsoir,

Tu soulèves la question du "qu'est-ce-que c'est ?" ("quoi ?") en physique des particules. Mais j'imagine que tu te poses cette question car la charge de couleur ne fait pas partie de notre sens commun a priori et que la charge électrique si. On se représente très bien ce qu'est une charge électrique car elle fait partie de notre vie quotidienne. Eclairs, décharges électriques lorsque l'on touche une clôture, électricité statique des pulls et autres vêtement, etc....
Savoir comment une charge électrique se comporte à notre échelle et également à une échelle microscopique permet de se contruire une représentation mentale de ce qu'est une charge électrique. Pourtant savons-nous réellement ce qu'est une charge électrique ? Pas tellement plus à mon avis qu'une charge de couleurs.* Il est aussi abstrait d'attribuer les symboles "+" ou "-" à une particule que de lui attribuer les lettres "R", "V", ou "B". Peu importe d'ailleurs, car ce qui compte c'est de comprendre comment se comporte une particule possèdant telle ou telle charge, vis-à-vis de son environnement. Une fois cela fait totalement, le réponse à la question "quoi ?" est donné, car ce qui définit une chose ce sont ses faits (il me semble en tout cas !).


Mais la grande question c'est ................... pourquoi ?!






*le problème du confinement et de la liberté asymptotique reste malgré tout à résoudre. Et peut-être d'autres subtilités auxquelles nous n'avons pas encore accès.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

le problème du confinement et de la liberté asymptotique reste malgré tout à résoudre.

Je ne vois pas ce qu'il reste a resoudre pour la liberte asymptotique.

[invite463893f0]

Je vous remercie pour vos réponses,

matthieu174 m'a comfirmé de ce dont je me doutais; quant à humanino, ta définition est vraiment complète et m'a aidé à mieux comprendre ces systèmes.

Mais c'est vaincent qui a mis le doigt sur la question que je me posais... Je sais, par exemple, que l'on peut briser une liaison gluonique. L'énergie libéré par ce procédé donne naissance à un quark et un antiquark. L'ancien quark se lie avec l'antiquark formant un méson et le nouveau quark se lie au deux autres restant pour "reformer" un hadron (enfin disons plutôt un nucléon)...

Ma question est: comme dans un nucléon nous avons forcément toujours 3 quarks (B, R et V) et si nous "cassons" la liaison avec disons... le Rouge, le nouveau quark qui se liera sera-t-il automatiquement un Rouge? Et si le petit nouveau était un Bleu (pardonnez le jeu de mots, il est tard ) est-ce lui qui changera de charge de couleur? Ou les autres?

Je sais que ce cette "couleur" n'est qu'une terminologie pour différencier ces 3 quarks, mais justement, qu'est ce qui les différencient? Puisque normalement deux d'entre eux sont exactement les mêmes (ex: proton-> quarks up,up, down et neutron-> up, down, down)?

Si l'on pouvait "voir" les quarks, pourrait-on à ce moment voir une différence entre eux? Je pense que vaincent me répondrait que se serait comme essayer de "voir" la différence entre le + et le - sur une particule... c'est abstrait... et je le comprends.

Disons juste que je m'interroge...

Merci d'avance pour vos réponses et bonne journée.

[vaincent]

Je ne vois pas ce qu'il reste a resoudre pour la liberte asymptotique.

oui en effet, ce que je voulais dire c'était : de comprendre réellement pourquoi l'interaction forte possède deux régimes d'interaction bien distincts. La liberté asymptotique, régime "habituel"(au sens de compréhensible facile à se représenter), et le confinement, propriété singulière et pourtant si nécessaire ! Les deux sont mon avis forcément liés.

[invite8ef897e4]

Les deux sont mon avis forcément liés.

En ce sens, je comprend ta remarque. Merci pour la precision.