C'est grand un quark :o)

**jack185** · 06/06/2006, 22h03

Hello
J'ai lu que la taille des quarks est inférieure à 10-18 m, mais on est encore loin de 10-35 m de la cte de planck...
on a une hypothèse sur la taille du boson de Higgs qui serait peut etre bientot detecté en Europe ?

thx

**deep_turtle** · 06/06/2006, 22h33

Salut,

La notion de taille n'est pas très pertinente pour les particules. Pour faire court, les quarks sont des particules ponctuelles (sans dimension) dont les probabilités de présence sont décrites par des fonctions d'onde étendues.

**DonPanic** · 06/06/2006, 23h28

Envoyé par deep_turtle

Pour faire court, les quarks sont des particules ponctuelles (sans dimension) dont les probabilités de présence sont décrites par des fonctions d'onde étendues.

Tu dis ça parce que t'as jamais réussi à mesurer ces trucs qui gigotent tout le temps ?

**Gwyddon** · 07/06/2006, 08h05

C'est du même ordre de chose que l'électron : il n'a pas de taille mais une probabilité de présence étendue

A voir en vidéo sur Futura · Aujourd'hui

**jack185** · 07/06/2006, 13h38

ok c'est des proba (merci de préciser ;o)
mais ça ne change rien au problème il me semble ?
Vous postuleriez quoi comme "taille probabilisé" pour les Higgs ? plus étendu ou moins étendus ?
etand donné qu'on connaitrais les "tailles probalilisées" des quarks ne peut on en déduire qqch sur les Higgs en avant première ? un truc à la louche, déjà plus grand ou plus petit

), a priorie, comme ça naivement je dirais plus petit puisque pas encore détecté mais est ce aussi simple ? d'autres variables physiques peuvent/doivent elle rentrer en ligne de compte ?

Thx

**Gilgamesh** · 07/06/2006, 18h21

Envoyé par jack185

ok c'est des proba (merci de préciser ;o)
mais ça ne change rien au problème il me semble ?
Vous postuleriez quoi comme "taille probabilisé" pour les Higgs ? plus étendu ou moins étendus ?
etand donné qu'on connaitrais les "tailles probalilisées" des quarks ne peut on en déduire qqch sur les Higgs en avant première ? un truc à la louche, déjà plus grand ou plus petit

), a priorie, comme ça naivement je dirais plus petit puisque pas encore détecté mais est ce aussi simple ? d'autres variables physiques peuvent/doivent elle rentrer en ligne de compte ?

Thx

Le principe c'est que plus c'est massif, plus c'est circonscrit dans l'epace. Un électron par exemple à une "boite d'erreur" plus grande qu'un proton.

a+

invitedbd456d8 · 07/06/2006, 18h36

Envoyé par Gilgamesh

Le principe c'est que plus c'est massif, plus c'est circonscrit dans l'epace. Un électron par exemple à une "boite d'erreur" plus grande qu'un proton.

a+

Dans ce cas, la fonction d"onde des quarks s'etendrait spatialement plus qu'un proton dont il est sense etre un constituant.

Je comprend pas...

invite82aa4b0a · 07/06/2006, 18h54

avant de parler de la taille d'un quark... il faut bien se dire qu'on as jamais observé un quark seul...

les quarks sont déduits mathématiquement, parcequ'ils permettent d'expliquer énormément de choses... notement la classification de tous les mésons et hadrons...

mais comme cela à déja été dis... la taille n'est vraiment pas une quantitée pertinente dans le monde des particules...

la seules choses qui compte, c'est le nombre quantique de toutes ces bètes...

**deep_turtle** · 07/06/2006, 19h00

Envoyé par Mat B

Dans ce cas, la fonction d"onde des quarks s'etendrait spatialement plus qu'un proton dont il est sense etre un constituant.

Je comprend pas...

Il y a effectivement un point subtil : chaque quark est plus massif que le proton. Quand on met trois quarks ensemble, il y a une énergie de liaison négative qui fait baisser la masse totale en quelque sorte.

**Gwyddon** · 07/06/2006, 19h12

Envoyé par loicus

les quarks sont déduits mathématiquement, parcequ'ils permettent d'expliquer énormément de choses... notement la classification de tous les mésons et hadrons...

Attention cependant, il a été prouvé (expérimentalement) que le proton a bien une sous-structure : le quark a donc bien une réelle existence physique.

**DonPanic** · 07/06/2006, 19h13

Envoyé par jack185

ok c'est des proba (merci de préciser ;o)
mais ça ne change rien au problème il me semble ?

En prenant l'analogie avec un aimant invisible, tu vas mesurer quoi ?
Les dimensions de l'aimant ou la distance à partir de laquelle il attire des petits clous ?

invite5e1117d5 · 07/06/2006, 21h09

En fait, ils mesurent des facteurs de forme (mon cours de particules est un poil loin

) grâce à des temps de désitégration. Du coup, on possède une échelle de "taille" pour les particules.

A part ça, il me semblait que le gros de la masse du proton était fourni par les gluons et non par les quarks eux-mêmes.

Il se peut que je dise des bêtises, si qqn s'y connaît, qu'il me corrige.

**nissart7831** · 07/06/2006, 21h47

Envoyé par ChromoMaxwell

A part ça, il me semblait que le gros de la masse du proton était fourni par les gluons et non par les quarks eux-mêmes.

Il me semblait que le gluon était considéré comme ayant une masse nulle ou du moins faible par rapport à celle du proton. Non ?

**jack185** · 07/06/2006, 23h54

citation :
En prenant l'analogie avec un aimant invisible, tu vas mesurer quoi ?
Les dimensions de l'aimant ou la distance à partir de laquelle il attire des petits clous ?

les deux si je peux

)
mais merci de l'analogie c'est parlant ;o)

**Gwyddon** · 08/06/2006, 01h28

Envoyé par ChromoMaxwell

A part ça, il me semblait que le gros de la masse du proton était fourni par les gluons et non par les quarks eux-mêmes.

Les gluons sont de masse nulle, ou alors ils sont sensible au couplage de Higgs mais je ne crois pas du tout. Le groupe de jauge SU(3) requiert une masse nulle des 8 gluons (d'ailleurs $\text{[math]}$ aussi requiert ce genre de condition et c'est pour ça que l'on doit invoquer le couplage de Higgs par brisure de symétrie, qui explique la masse des bosons faibles).

invite82aa4b0a · 08/06/2006, 05h46

la masse des gluons est bien nulle.... en revanche il interagissent énormement... (grande energie de liaison)
donc c'est quand meme d'eux que vient la masse des hadrons

invite09c180f9 · 08/06/2006, 12h54

Effectivement, un quark up a une masse d'environ 6 MeV/c² et le down environ 10 MeV/c², sachant que le proton a quant à lui une masse d'environ 1 GeV/c² on s'attendrait à avoir la masse d'un up ou d'un down autour de 300 MeV/c² (m_p/3), or ce n'est pas le cas ; l'énergie prépondérante est bien donc l'énergie d'intéraction (un processus d'intéraction correspond en gros à un échange d'énergie). Pour avoir une petite idée de l'allure fonctionnelle de l'intéraction entre quarks c'est du style de la force de Van der Waals (en 1/r^6)...

**nissart7831** · 08/06/2006, 21h39

Envoyé par deep_turtle

Il y a effectivement un point subtil : chaque quark est plus massif que le proton. Quand on met trois quarks ensemble, il y a une énergie de liaison négative qui fait baisser la masse totale en quelque sorte.

Salut deep,

je ne comprends pas ce que tu as voulu dire car :

Envoyé par physastro

un quark up a une masse d'environ 6 MeV/c² et le down environ 10 MeV/c², sachant que le proton a quant à lui une masse d'environ 1 GeV/c² on s'attendrait à avoir la masse d'un up ou d'un down autour de 300 MeV/c² (m_p/3), or ce n'est pas le cas ; l'énergie prépondérante est bien donc l'énergie d'intéraction (un processus d'intéraction correspond en gros à un échange d'énergie).

Etant donnée la fameuse relation d'Einstein qui lie masse et énergie, est ce que l'énergie de liaison n'ajouterait pas plutôt de la masse, qui en plus de celles, faibles, des quarks permet d'obtenir la masse du proton.
Cela ferait une énergie de liaison d'environ 950 MeV (à moins que le calcul soit plus compliqué).

Non ?

**Gilgamesh** · 08/06/2006, 22h10

Envoyé par Mat B

Dans ce cas, la fonction d"onde des quarks s'etendrait spatialement plus qu'un proton dont il est sense etre un constituant.

Je comprend pas...

Judicieuse remarque.

Je vais faire comme si on avait affaire à un électron. Quand on calcule l'amplitude de présence d'une particule on a un terme proportionnel à l'énergie. Si on place un électron près d'un noyau l'énergie en question fait intervenir le potentiel, qui diminue quand on s'approche du noyau. C'est de la forme V-E, E étant l'Ec de la particule et V le potentiel, maxi à l'infini et nul quand l'électron se trouve "dans" le noyau. La fonction réelle qui décrit le forme de l'amplitude, fonction de (V-E) diverge pour presque toutes les valeurs de E<V... sauf pour celles où elle ne diverge pas

et qui donnent les seules solutions stables => les niveaux d'énergie discrets. Il en est de même a priori pour les quarks dans un nucléon. La quantité pertinente c'est V-E et pas E tout seul. Certes, si i E > V alors le quark diffuse sauf que V->+oo quand le quarks s'éloigne (contrairement à l'électron ou V~1/r²). Donc E n'est jamais >V et le quark est lié.

a+

**Coincoin** · 09/06/2006, 13h12

Nissart7831, l'énergie de liaison est négative.

**nissart7831** · 09/06/2006, 20h56

Envoyé par Coincoin

Nissart7831, l'énergie de liaison est négative.

Ah ok, merci coincoin, j'ai appris quelque chose (mes excuses à deep). Tu as une référence là-dessus ?

Finalement, comment se répartit la masse entre les quarks et l'énergie de liaison par rapport à celle du proton? Parce que la somme des masses des quarks ne fait pas celle du proton. Comment ça marche ?
Je ne connais les mécanismes sous-jacents.
Merci pour vos éclaircissements.

invite09c180f9 · 09/06/2006, 22h46

En effet, la somme des masses des quarks est différente de la masse du proton ; je te remet un post que j'avais écris précédemment : " Effectivement, un quark up a une masse d'environ 6 MeV/c² et le down environ 10 MeV/c², sachant que le proton a quant à lui une masse d'environ 1 GeV/c² on s'attendrait à avoir la masse d'un up ou d'un down autour de 300 MeV/c² (m_p/3), or ce n'est pas le cas ; l'énergie prépondérante est bien donc l'énergie d'intéraction (un processus d'intéraction correspond en gros à un échange d'énergie). Pour avoir une petite idée de l'allure fonctionnelle de l'intéraction entre quarks c'est du style de la force de Van der Waals (en 1/r^6)... "

**nissart7831** · 09/06/2006, 22h52

Envoyé par physastro

En effet, la somme des masses des quarks est différente de la masse du proton

Oui, je m'étais d'ailleurs servi de ton post pour les interrogations que j'avais posée dans un post précédent et sur lequel a réagi coincoin. C'est pour ça que j'aimerai bien qu'on m'explique tout ce mécansime.

invite09c180f9 · 09/06/2006, 23h42

Et bien en fait il y a intéraction entre les trois quarks des nucléons via les gluons, bosons madiateurs de l'intéraction forte. Bien qu'étant sans masse, les gluons peuvent intéragir du fait qu'ils aient une charge de couleur (rouge, bleue, verte, ou anti-couleur associée).
Les quarks ainsi au sein d'un baryon (composé de 3 quarks) ou d'un méson (composé d'un quark et d'un anti-quark) intéragissent entre-eux en échangeant constament des gluons ; ainsi ils changent sans cesse de charge de couleur par échange de bosons.
L'intéraction entre nucléons (protons, neutrons) par la suite n'est donc qu'un effet secondaire de l'intéraction forte entre quarks...

**nissart7831** · 09/06/2006, 23h57

Envoyé par physastro

Et bien en fait il y a intéraction entre les trois quarks des nucléons via les gluons, bosons madiateurs de l'intéraction forte. Bien qu'étant sans masse, les gluons peuvent intéragir du fait qu'ils aient une charge de couleur (rouge, bleue, verte, ou anti-couleur associée).
Les quarks ainsi au sein d'un baryon (composé de 3 quarks) ou d'un méson (composé d'un quark et d'un anti-quark) intéragissent entre-eux en échangeant constament des gluons ; ainsi ils changent sans cesse de charge de couleur par échange de bosons.
L'intéraction entre nucléons (protons, neutrons) par la suite n'est donc qu'un effet secondaire de l'intéraction forte entre quarks...

Merci, mais ça c'est ce que je connaissais sur l'interaction forte. J'avais d'ailleurs décrit ces aspects dans un autre fil qui portait sur les interactions faible et forte.

Là où je me pose des questions c'est sur ce qui fait la masse du proton, puisque la somme des masses des quarks est largement inférieure et l'énergie de liaison est négative (cf. deep_turtle et coincoin). Une chose de plus qui m'avait étonné, c'est quand deep avait dit que la somme des masses des 3 quarks était supérieure à la masse du proton. Et ce qui expliquait la masse du proton était que l'énergie de liaison était négative donc en quelque sorte enlevait de la masse à la somme des 3 quarks pour donner la masse du proton (voir le message de deep).

Pour résumer mes questions, qu'est ce cela signifie que l'énergie de liaison est négative ? Et pourquoi cela enlèverait de la masse (car E = mc² < 0 ==> m < 0 ??) ?
De plus, la somme des 3 quarks n'est pas supérieure à celle du proton ! Ou alors il y a une histoire de masse au repos ou pas ?
C'est sur ces aspects que j'ai besoin d'explications, c'est-à-dire comment se décompose la masse du proton.

invite09c180f9 · 10/06/2006, 13h02

En fait il est difficile de donner une masse à un quark du fait que ceux-ci ne peuvent pas être observés à l'état libre (hors d'un hadron, que ce soit un baryon ou un méson) ; ceci dû au fait de l'intéraction forte caractérisée par son action grandissante au fur et à mesure que 2 quarks s'éloignent, impliquant ainsi leur confinement au sein des nucléons. Je ne me répette pas par plaisir, juste parce que tout est lié...
Ce confinement est donc lié directement à l'action des gluons, principaux protagonistes dans la masse des nucléons. En gros, la masse des quarks (2 u et 1 d par exemple pour le proton) est négligeable devant celle du nucléon, celle-ci est plutôt caractérisée par l'énergie cinétique des quarks et l'énergie potentielle d'intéraction forte (confinant les quarks), ou encore énergie de liaison. On peut faire l'approximation suivante considérant les quarks dans un puits de potentiel sphérique...
Donc pour résumé, la masse d'un nucléon est due principalement à l'énergie cinétique des quarks (gluons...) et à l'énergie de confinement (Ep d'intéraction forte)...

**nissart7831** · 10/06/2006, 13h58

Envoyé par physastro

En fait il est difficile de donner une masse à un quark du fait que ceux-ci ne peuvent pas être observés à l'état libre (hors d'un hadron, que ce soit un baryon ou un méson) ; ceci dû au fait de l'intéraction forte caractérisée par son action grandissante au fur et à mesure que 2 quarks s'éloignent, impliquant ainsi leur confinement au sein des nucléons. Je ne me répette pas par plaisir, juste parce que tout est lié...
Ce confinement est donc lié directement à l'action des gluons, principaux protagonistes dans la masse des nucléons. En gros, la masse des quarks (2 u et 1 d par exemple pour le proton) est négligeable devant celle du nucléon, celle-ci est plutôt caractérisée par l'énergie cinétique des quarks et l'énergie potentielle d'intéraction forte (confinant les quarks), ou encore énergie de liaison. On peut faire l'approximation suivante considérant les quarks dans un puits de potentiel sphérique...
Donc pour résumé, la masse d'un nucléon est due principalement à l'énergie cinétique des quarks (gluons...) et à l'énergie de confinement (Ep d'intéraction forte)...

Merci, phyastro.

Cette explication me convient déjà mieux.
Quand deep_turtle et coincoin disaient que l'énergie de liaison était négative, est ce qu'il faut donc comprendre que la somme des énergies cinétiques des quarks dépassent l'énergie correspondant à la masse du nucléonet donc qu'avec l'énergie de liaison qui est négative, on trouve bien la masse du nucléon ?

Aurais-tu des liens web qui détailleraient tout ce que tu m'as expliqué et tous ces aspects ?

Merci encore.

PS : tu dis qu'il est difficile d'évaluer la masse d'un quark. Les valeurs que l'on trouve dans la "littérature" et que tu rappellais dans un de tes posts je crois, correspondent donc à leurs masses au repos. Etat qu'ils n'ont pas, confinés dans le nucléon. C'est ça ?

**Rincevent** · 10/06/2006, 14h20

je signale ce fil où ceci avait été abordé avec pas mal de détails (certains un peu techniques...)

ps: en clair, parfois ça vaut le coup de chercher sur le forum....

**nissart7831** · 10/06/2006, 14h27

Envoyé par Rincevent

je signale ce fil où ceci avait été abordé avec pas mal de détails (certains un peu techniques...)

ps: en clair, parfois ça vaut le coup de chercher sur le forum....

OK, merci rincevent. Je vais regarder ça.

C'est grand un quark :o)

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