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Méson

particule composite
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Un méson est, en physique des particules, une particule composite (c’est-à-dire non élémentaire) composée d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks.

Le terme « méson » vient du grec mesos qui signifie milieu.

CaractéristiquesModifier

 
Quelques mésons de spin 0
 
Quelques mésons de spin 1

Les mésons sont des hadrons possédant un spin entier.

Dans le modèle standard, les mésons sont des composés d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks. Tous les mésons actuellement connus sont des particules virtuelles, tant leur durée de vie est courte.

FamillesModifier

La famille des mésons est composée :

  • de mésons formés d'une paire quark-antiquark — les quarks de valence — ;
  • et d'une « mer » de mésons formés de paires quark-antiquark et de gluons.

Les quarks de valence d'un méson peuvent exister comme superposition d'états de saveur ; par exemple, le pion neutre π0 n'est pas formé d'une paire up-antiup ou down-antidown mais d'une superposition des deux. Les mésons pseudoscalaires (de spin 0 et parité impaire) possèdent une énergie au repos minimale, leurs quarks possédant un spin opposé, tandis que les mésons vecteurs (de spin 1) possèdent deux quarks ayant un spin parallèle.

Tous les mésons sont instables et possèdent une durée de vie moyenne très courte.

ListeModifier

Cette table présente les caractéristiques de quelques mésons. Elle n'est pas exhaustive.

Famille Symbole Antiparticule Quarks Spin Masse
(MeV/c²)
S C B Durée de vie
(s)
Pion π+ π ud̄ 0 139,6 0 0 0 2,60×10-8
π π+ ūd 0 139,6 0 0 0 2,60×10-8
π0 Lui-même (uū - dd̄)/√2[a] 0 135,0 0 0 0 0,83×10-16
Kaon K+ K us̄ 0 493,7 +1 0 0 1,24×10-8
K K+ ūs 0 493,7 -1 0 0 1,24×10-8
K0 0 ds̄ 0 497,7 +1 0 0 [b]
KS0 KS0 (ds̄ - sd̄)/√2[a] 0 497,7 [c] 0 0 0,89×10-10
KL0 KL0 (ds̄ + sd̄)/√2[a] 0 497,7 [c] 0 0 5,2×10-8
Êta η0 Lui-même (uū + dd̄ - 2ss̄)/√6[a] 0 548,8 0 0 0 5,0x10-19
η' Lui-même (uū + dd̄ - ss̄)/√3[a] 0 957,8 0 0 0 3,39x10-21
ηc Lui-même cc 0 2 980,3 0 0 0 2,30x10-23
ηb Lui-même bb 0 9 390,9 0 0 0 -
Rho ρ+ ρ ud̄ 1 770 0 0 0 0,4×10-23
ρ ρ+ ūd 1 770 0 0 0 0,4×10-23
ρ0 Lui-même (uū - dd̄)/√2[a] 1 770 0 0 0 0,4×10-23
Phi φ Lui-même ss̄ 1 1 020 0 0 0 20×10-23
D D+ D cd̄ 0 1 869,4 0 +1 0 10,6×10-13
D D+ c̄d 0 1 869,4 0 -1 0 10,6×10-13
D0 0 0 1 864,6 0 +1 0 4,2×10-13
0 D0 c̄u 0 1 864,6 0 -1 0 4,2×10-13
DS+ DS cs̄ 0 1 969 +1 +1 0 4,7×10-13
DS DS+ c̄s 0 1 969 -1 -1 0 4,7×10-13
J/Ψ J/ψ Lui-même cc̄ 1 3 096,9 0 0 0 7,2×10-21
B B+ B ub̄ 0 5 279 0 0 +1 1,5×10-12
B B+ ūb 0 5 279 0 0 -1 1,5×10-12
B0 B0 db̄ 0 5 279 0 0 +1 1,5×10-12
Upsilon ϒ Lui-même bb̄ 1 9 460,4 0 0 0 1,3×10-20

HistoriqueModifier

Avant la découverte des quarks, les mésons étaient considérés comme les vecteurs de l'interaction forte. En particulier, l'interaction entre les nucléons peut s'interpréter comme l'échange de pions virtuels, fournissant la partie attractive du potentiel de Yukawa.

Le premier méson découvert fut le pion, en 1947 (le muon, découvert en 1936, fut initialement nommé « méson mu », mais fut par la suite reconnu comme un lepton). Initialement, Hideki Yukawa avait nommé ces particules des « mésotrons », mais Werner Heisenberg — dont le père était professeur de grec à l'Université de Munich — lui fit remarquer que le terme grec mesos ne possédait pas de tr, d'où le terme de « méson ».

Dans les années 1950, les physiciens étudient les « gerbes » de mésons produits à partir de collisions nucléon-nucléon à très grande énergie [1] et identifient deux grandes familles de mésons, répondant respectivement l'une à la théorie de Heisenberg et l’autre à la théorie de Fermi.

Notes et référencesModifier

NotesModifier

  1. a b c d e et f Superposition de plusieurs paires quark-antiquark. La composition des mésons en termes de quarks telle qu'indiquée n'est pas tout à fait exacte du fait de la masse non nulle des quarks. Dans le cas des kaons, le petit terme prenant en compte la violation de la symétrie CP n'est en outre pas indiqué.
  2. K0 ne possède pas de durée de vie moyenne définie.
  3. a et b KS0 et KL0 ne possèdent pas d'étrangeté définie.

RéférencesModifier

Voir aussiModifier

BibliographieModifier

Articles connexesModifier

Liens externesModifier

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