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La vie «colorée» des quarks

La vie «colorée» des quarks


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En 400 avant JC, le philosophe grec Démocrite a proposé le concept deatome. Il pensait que si vous preniez un morceau de matière et que vous le divisiez à plusieurs reprises, vous atteindriez éventuellement un point où il ne pourrait plus être divisé.

Démocrite pensait également que les atomes de différentes substances avaient différentes tailles, poids et formes. Aujourd'hui, nous savons qu'il avait parfaitement raison.

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Environ 2000 ans plus tard, en 1814, chimiste anglais John Dalton a proposé que toute matière se compose d'atomes, et que les éléments individuels peuvent être caractérisés par le poids de leurs atomes.

En 1911, un physicien né en Nouvelle-Zélande Ernest Rutherford a proposé un modèle d'un atome constitué d'un noyau atomique chargé positivement composé de protons et de neutrons et mis en orbite par des électrons chargés négativement. En 1913, le physicien danois Niels Bohr avait affiné ce modèle pour inclure des orbitales spécifiques pour les électrons. En 1926, le physicien autrichien Erwin Schrodinger élucidé le «modèle de nuage» pour les électrons.

"Trois quarks pour Muster Mark!"

Aujourd'hui, nous savons que les protons et neutrons du noyau atomique sont constitués de quarks. Ce nom leur a été donné par un physicien américain Murray Gell-Mann, qui a pris le nom du roman Le réveil de Finnegan par James Joyce: "Trois quarks pour Muster Mark! Bien sûr, il n'a pas beaucoup d'écorce. Et bien sûr, tout ce qu'il a est tout à côté de la marque."

Gell-Mann et physicien George Zweig indépendamment est venu avec l'hypothèse des quarks, bien que Zweig ait appelé les particules «as». Alors que Gell-Mann, décédé en mai dernier, a reçu le prix Nobel de physique 1969 pour son travail, Zweig n'a pas encore été aussi honoré.

Selon la théorie, les quarks se combinent pour former des particules composites appelées hadrons. Les protons et les neutrons sont des formes stables de hadrons. En raison d'un phénomène appeléconfinement des couleurs, les quarks ne peuvent pas être observés directement, ils ne se trouvent que dans les hadrons.

Six «saveurs» de Quark

Il existe six types, ou les saveurs, de quark, appeléhaut, vers le bas, charme, étrange, Haut et bas. Pour chaque saveur de quark, il existe une antiparticule correspondante, appelée antiquark.

Les antiquarks diffèrent des quarks en ce que certaines de leurs propriétés, telles que la charge électrique, ont une magnitude égale mais un signe opposé.

Les quarks ont certaines propriétés intrinsèques:
* Charge électrique
* Masse
* Tourner
* Charge de couleur

C'est ce dernier attribut - charge de couleur - qui amène les quarks à s'engager dans le forte interaction, et la théorie derrière cette interaction est appelée chromodynamique quantique (QCD).

La théorie QCD stipule qu'il existe trois types de charge de couleur - bleu, vert et rouge, et trois types d'anticolor - antibleu, antigreen et antirouille. Les physiciens représentent ces anti-couleurs - antired, antigreen et antiblue - comme respectivement cyan, magenta et jaune. Chaque quark porte une couleur, tandis que chaque antiquark porte un anticolore.

C'est ce système d'attraction et de répulsion entre quarks qui sont chargés de différentes combinaisons des trois couleurs que l'on appelle l'interaction forte, et la force est transmise par des particules porteuses de force appelées gluons.

"Couleur blanche

"Le monde du quark a tout à voir avec un jaguar tournant dans la nuit" - Arthur Sze

Un quark ayant une seule valeur de couleur, disons, bleu, peut former un système avec un antiquark qui a l'anticolor correspondant, dans ce cas, l'antiblue. Le résultat est la neutralité des couleurs, ou couleur «blanche», et les deux quarks résultants méson a une charge de couleur nette de zéro. Un méson est tout membre d'une famille de particules subatomiques qui comprend un quark et un antiquark.

Baryons, dont le proton et le neutron sont les exemples les plus courants, sont formés de trois quarks. Un quark doit avoir une charge de couleur bleue, un doit avoir une charge de couleur verte et le troisième doit avoir une charge de couleur rouge. Le résultat est la neutralité des couleurs, ou "blanc".

C'est la même chose pour antibaryons, qui sont constitués d'un antiquark ayant une charge de couleur antibleu, un antiquark ayant une charge de couleur d'antigreen, et un antiquark ayant une charge de couleur antired.

Bien que l'attribut de charge de couleur des quarks et des gluons soit totalement indépendant de la signification quotidienne de la couleur, il est devenu un modèle populaire en raison de son analogie avec les couleurs primaires. Richard Feynman, un physicien américain qui n'était pas connu pour souffrir volontiers des imbéciles, a qualifié ses collègues de "physiciens idiots" pour avoir choisi le nom déroutant de "couleur".

Le Gluon

La particule qui transmet, ou médiatise, la force forte entre les quarks s'appelle le gluon. Pour permettre toutes les interactions possibles entre les trois couleurs des quarks, il doit y avoir huit gluons, dont chacun porte un mélange d'une couleur et d'un anticolore. Par exemple, rouge et antigreen.

Alors que la particule porteuse de force pour la force électromagnétique, le photon, peut fonctionner sur de grandes distances, le gluon fonctionne à courte distance - très courte portée. Il est limité à une distance d'environ 10−15 mètres, ce qui est plus court que le diamètre d'un noyau atomique.

Cela explique pourquoi les quarks sont confinés dans les baryons, tels que les protons et les neutrons, et dans les mésons, et ne peuvent pas être observés indépendamment. Même si vous exercez une énergie énorme et éliminez un seul quark d'un proton, au lieu d'obtenir le quark, vous obtiendrez une paire quark-antiquark, ou méson.


Voir la vidéo: ACTIVE PASSIVE voice basics in English language (Juin 2022).


Commentaires:

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