em forte

1
CHAPITRE 8 - Les HADRONS et les QUARKS
8.1 Introduction
- Nous venons de voir que la diffusion eN inélastique peut être interprétée
comme la diffusion élastique eq eq, où q est un quark dans les hadrons.
-Nous n’avons pas décrit la force forte. Regardons d’abord quelle est la
structure des hadrons et des états liés.
8.2 Les nombres quantiques des HADRONS
a) Les hadrons (première approximation) sont composés de
baryon (qqq)
Les hadrons ont : masse
charge
nombres quantiques s, p, c, etc en espace temps
nombres quantiques internes (B, S, C, etc.)
quark Q B S C B T
d -1/3 1/3 0 0 0 0 - antiquark : opposé en
u2/3 1/3 0 0 0 0 signe
s -1/3 1/3 -1 0 0 0
c2/3 1/3 0 1 0 0
b -1/3 1/3 0 0 -1 0 Table 8.1
t2/3 1/3 000 0
)qq(mésons
modèle simple des quarks
11pc0
p
0J.g.e 2
1
Jproton e.g.
Particules B S C T
puud 1 0 0 0 0 Table 8.2
nudd 1 0 0 0 0
K-(494) 0 -1 0 0 0
D-(1869) 0 0 -1 0 0
B-(5279) 0 0 0 -1 0
par ex:
B
us
cd
ub

2
b) Pour simplifier, considérons u, d, s 
. Baryon . Mesons Table 8.3
S Quark Q S Quark Q
0 2,1, 0, -1 1 1, 0
-1 1, 0, -1 0 1, 0, -1
-2 0, -1 -1 0, -1
-3 -1
s
ss
sss
s
ji
s
d,u
ss,ud,du,dd,uu
ji 
- En utilisant les nombres quantiques de la Table 8.2, nous pouvons
appliquer la conservation d’étrangeté dans les interactions fortes :
.etcpK pppp pnpp
00
0
8.3 ISOSPIN dans le modèle des quarks (conservé par les
interactions fortes)
a) Nous introduisons :
pour les quarks
b) Exemple :
max3
3)I(I 2YQI ge)(hypercharTB
~
CSBY
quark B Y Q I3I Table 8.4
d1/3 1/3 -1/3 -1/2 1/2
u1/3 1/3 2/3 +1/2 1/2
s1/3 -2/3 -1/3 0 0
c1/3 4/3 2/3 0 0
b1/3 -2/3 -1/3 0 0
t1/3 4/3 2/3 0 0
)0,0()dduu(
2
1)1,1(du
)0,1()dduu(
2
1)1,1()I,I(du
0
03

3
b) (cont)
Exemple : Les systèmes
Exemple : On observe
i) désintégration faible
ii) Interaction production forte
par conservation pour
- B = 1 Y = 0
- S = -1 I3 = 1
I = 1
Question : composition quark de
Exemple :
Si les différences viennent des interactions EM entre les paires de quarks
np 4.3)(section NN 0- 
.sec10
~
avecppK n100
0TBC 
,,triplet 0
00
pK
EM
nfaible
p,n
00
0
0
,
MeV1197m
MeV1193m
MeV1189m
0
3/m2mMM
3/mmmMM
3/mm2mM eeeem2mMM
us0
uds0
uds0
2
ssd
2
dds0
0
observé comme ~ MeV7.3mm du 

4
8.3 RESONANCE et les QUARKS
02
8.
0.1
2.1
4.1
p
J21010 
0
0
p
GeV 1.5 m avec )d(u liés Etats 
.sec10
~
fortes tionsdésintégra - instable 23
.sec10
~pour e.m.ou faibletion désintégra "STABLE"
10
0
:aonLre nomenclatupour - J
1S2 
23L
4
23L
4
21L
2
22L
2
25
4
21
4
23
2
21
2
23
4
21
2
L......L,L,L2L
ppp,p1L
p,S0L
X
p
n
 0
0
XnXp
Wigner)-(Breit
4m-m K
N(M)
: résonances lespour
2
2
0
.A
baryionspour 1)(p mesonspour )1(pavec 312 LL
1L
)MvsM:Dality:voirà( 2n
2

5
8.3 (cont.) RESONANCE et les QUARKS
B. Considérons les baryons
p.ex.
Exemple : Les lignes de quarks
Exercice :
N,N:21I ,,,:23I
XNRp
0
0
p
noupN
X
p
u
u
u
d
u
u
u
d
p
pK?pK
pp
ça existe ? (non)