Structure interne du proton (et du neutron)

[ordage]

Bonjour

On dit que le proton est constitué de 2 quark u et d'un quark d. L'énergie de masse du proton est environ 1 GeV. L'énergie des quarks est bien plus faible.

C'est l'énergie de liaison entre les quarks (portée par les gluons ?) qui représente la majorité de l'énergie du proton.

Mais, si j'ai bien compris la valeur élevée de l'énergie de liaison, bien supérieure à l'énergie de masse des quarks, génère un bouillonnement de paires quarks- antiquarks et ne faudrait-il pas plutôt dire que le proton est constitué de deux quarks u en plus que d'antiquarks u et d'un quark d de plus d'antiquarks d? Est-ce d'ailleurs toujours vrai ou seulement statistique?

Cela semble poser des problèmes d'interprétation des résultats au LHC puisqu'il faut connaitre l'état exact avant la collision pour déduire après ce qui a changé. D'où les idées de revenir à des électrons dont la structure n'est pas composite. Itou pour le neutron, je suppose avec 2 quarks d et un quark u.

Ceci est -il avéré ou ne s'agit-il que d'hypothèses?

Merci pour toute info sur le sujet.

Cordialement
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[mach3]

On parle de quarks de valence :

Les quarks s'assemblent ainsi en hadrons. Il en existe deux sortes principales, distinguées par leur nombre de quarks principaux, dits « quarks de valence » :
les mésons, assemblages d'un quark et d'un anti-quark. Leur spin est entier et ce sont donc des bosons ;
les baryons, assemblages de trois quarks des trois couleurs différentes. Leur spin est demi-entier et ce sont donc des fermions.
[...]
En plus des quarks de valence, les hadrons sont composés d'une « mer » de paires quark-antiquark qui participent aux propriétés globales du hadron, et en particulier à sa masse.

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

Quelques infos.

Il y a bien trois quarks réels et seulement trois quarks. Il y a aussi une flopées de particules virtuelles (quarks, gluons, et en fait tout, photons, etc...). Mais ça, ça n'a rien d'un scoop. Un atome et son cortège électronique c'est aussi un tas de particules virtuelles (surtout des photons) et dans le noyau des pions, des rho, etc...

Ensuite la structure des protons/neutrons est bien connue maintenant. Malgré les difficultés énormes. Les calculs sur réseau et supercalculateurs sont maintenant assez puissants pour en avoir une bonne description. Et les collisions à très haute énergie sont tels que lors d'impacts les quarks se comportement comme des particules libres. En fait à très haute énergie, à cause du comportement "asymptotiquement libre" les calculs sont mêmes plus faciles (enfin, ça reste quand même du haut vol !!!! Mais il existe des méthodes analytiques comme l'algèbre des courants, les relations de dispersions, les processus inclusifs, etc...). On a donc de très bonnes infos sur la structure interne des hadrons.

Dans une interaction avec un proton il peut y avoir interaction avec ses particules virtuelles mais ni plus ni moins que si on envoie une particule chargée sur un atome. C'est jamais qu'un tas de diagramme de Feynman décrivant toutes les interactions possibles.

Reste un détail majeur. L'énergie/masse totale est donnée par la masse des constituants plus l'énergie de liaison. Cette énergie de liaison est tout bêtement due à ces particules virtuelles, ce n'est qu'un résumé. En général cette énergie de liaison est négative car c'est ça qui garantit le fait que l'état est lié. Ainsi la masse d'un atome est un peu plus faible que noyau + électrons (la différence est minime), et le noyau a une masse plus faible que la masse de ses nucléons (le fameux défaut de masse qui lui n'est pas négligeable).

Mais il se fait que l'énergie de liaison dans un hadron est positive. Comment l'ensemble peut-il alors être stable ? Et c'est là que la propriété asymptotiquement libre intervient à nouveau, la force d'interaction diminue avec l'énergie (et donc augmente avec la distance) et conduit au mécanisme de confinement (un quark et un gluon ne peuvent pas être isolés, notons que les gluons sont "colorés" alors que les photons, par exemple, sont non chargés). Et c'est ce mécanisme qui "tiens" les hadrons. C'est aussi ça qui rend l'interaction forte assez horrible d'un point de vue calculatoire (pour des états liés les constantes de couplages sont trop grandes pour la théorie des perturbations. Déjà que les états liés c'est la crois et la bannière, là c'est encore pire et c'est ça qui mène aux calculs sur réseaux. Par contre pour des collisions à très haute énergie, le couplage est plus faible et la théorie des perturbations marche bien).

[ordage]

Bonjour

Bien sûr, ce n'est pas un scoop, mais je pense que beaucoup, j'en étais avant qu'on conférencier le présente il n'y a pas si longtemps, ne savaient pas ce que vous avez développé.
Merci pour vos réponses.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]