QUARK

QUARK

QUARK (PARTON)

En 1964, M. Gell-Mann et G. Zweig ont proposé que les hadrons, c’est-à-dire le proton, le neutron, le pion et toutes les autres particules participant aux interactions fortes, sont bâtis à partir d’entités élémentaires, appelées «quarks». Le nom de quark vient d’une phrase du roman Finnegan’s Wake de James Joyce: «Three quarks, three more quarks, for Master Mark.» Les quarks sont l’aboutissement de travaux portant sur la classification des hadrons et de leurs interactions.

À l’origine, les quarks apparaissent plus comme des outils mathématiques que comme des constituants réels, un point de vue confirmé par les échecs répétés de la recherche des quarks libres. Mais le modèle des quarks a profondément évolué au cours des années 1970, et la théorie a montré que les quarks doivent être groupés en doublets, les deux premiers couples étant respectivement constitués des quarks d et u (pour down et up) et s et c (pour strange et charme ). La découverte en 1977 du quark b (pour bottom ) indiqua qu’au moins trois «générations» de quarks existent, comme c’est le cas pour les leptons (par exemple, l’électron et les neutrinos). Bien que le nombre de particules (24) soit très mal compris, les physiciens s’accordent à penser que trois générations suffisent.

En 1994, la découverte du quark t (top ) venait compléter la liste des vingt-quatre particules élémentaires et permettait de franchir une étape à la fois théorique et expérimentale, grâce à la mise en service des grands accélérateurs de particules capables de sonder la matière avec une précision meilleure que le femtomètre (10^—15 m, soit un milliardième de micromètre). La théorie de la chromodynamique quantique groupe en triplets les quarks, chaque quark apparaissant sous trois «couleurs» possibles: rouge, vert ou bleu. Huit gluons (ou bosons de jauge qui véhiculent les interactions entre les quarks) sont capables de changer la couleur d’un quark. Le proton est ainsi formé d’une superposition d’états composés de quarks, d’antiquarks et de gluons fortement liés entre eux. Protons et neutrons sont des mélanges «blancs» de constituants colorés, dans le même sens que la lumière blanche est une superposition des couleurs de l’arc-en-ciel.

Cette théorie, maintenant vérifiée par l’adéquation de nombre de ses conséquences à des mesures expérimentales, possède la remarquable propriété de «liberté asymptotique»: lorsqu’on éloigne deux quarks l’un de l’autre, leur attraction mutuelle croît en raison d’un phénomène surprenant d’antiécrantage dû au fait que les gluons sont eux-mêmes colorés; l’interaction ténue à courte distance, devient ainsi extraordinairement intense à l’échelle du femtomètre. Inversement, les quarks solidement liés à l’intérieur du proton réagissent comme des particules quasi libres lorsqu’un projectile très énergique vient sonder leur comportement à l’intérieur de leur prison.

Dans le cadre de la chromodynamique quantique, les quarks présentent une charge 2/3 e pour u, c et t et — 1/3 e pour d, s et b; e désignant la charge élémentaire du positon ou du proton. Les gluons, qui relient ces quarks entre eux au sein des hadrons, sont neutres.

quark [ kwark ] n. m.

• av. 1967; mot emprunté par le physicien américain M. Gell-Mann au texte de James Joyce « Finnegans Wake »

♦ Phys. Particule fondamentale chargée, possédant un spin, confinée dans les hadrons où se manifeste sa propriété particulière (dite « charme, étrangeté, vérité, beauté »). Les quarks et leurs antiparticules sont liés par les gluons colorés. Le quark top.

● quark nom masculin (d'une phrase de J. Joyce dans son roman Finnegans Wake : « Three quarks for Mr. Mark ») Nom générique donné aux quantons fondamentaux, se présentant par triplets et dont sont constitués tous les hadrons.

quark

n. m. PHYS NUCL Constituant des hadrons.

Encycl. Dès 1961, Gell-Mann a supposé que tous les hadrons (particules qui subissent l'interaction forte) sont des assemblages d'entités plus élémentaires nommées quarks: les mésons sont constitués de deux quarks (un quark et un antiquark); les baryons (protons, neutrons, etc.) sont constitués de trois quarks. La théorie fait intervenir six quarks différents dont les charges électriques peuvent prendre les valeurs 2e/3 ou -e/3, e désignant la charge élémentaire. Très fortement liés entre eux, les quarks restent confinés à l'intérieur des hadrons. V. couleur (sens IV).

quark [kwaʀk] n. m.

ÉTYM. Après 1963 (1967, l'Express, in Höfler); mot angl. introduit par le physicien américain M. Gell'Mann (1962); mot emprunté à Finnegan's Wake de J. Joyce (all. Quark « absurdité »).

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♦ Phys. Élément hypothétique proposé pour expliquer la structure des particules lourdes (hadrons). || Des quarks. || « Si l'on admet que les premiers (les baryons) se composent de trois quarks et les seconds (les hadrons) d'une paire quark-antiquark (…) » (Sciences et Avenir, mars 1978, p. 82). || Aux trois quarks initialement proposés, s'en sont ajoutés d'autres (comme le charme).

0 En 1963, Murray Gell'Mann a introduit l'idée du quark (…) grain élémentaire aux propriétés mathématiques étranges puisque porteur d'une charge électrique fractionnaire.

Science et Vie, n^o 722, nov. 1977, p. 59.

Encyclopédie Universelle. 2012.