Méson - Définition
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.
Propriétés
Les mésons sont des bosons sensibles à l'interaction forte, c’est-à-dire 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 composés d'une paire quark-antiquark — les quarks de valence — et d'une " mer " de paires quark-antiquark virtuelles et de gluons également virtuels. La recherche de mésons exotiques formés de plus d'une paire de quarks de valence (ou pas du tout) se poursuit ; des candidats comme le tétraquark (quatre quarks de valence) ou la boule de glue (aucun quark de valence) ont été détectés, mais leur existence n'est pas pour l'instant confirmée.
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) 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.
Liste
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– | ud? | 0 | 139,6 | 0 | 0 | 0 | 2,60×10-8 |
| π– | π+ | ?d | 0 | 139,6 | 0 | 0 | 0 | 2,60×10-8 | |
| π0 | Lui-même | (u? + dd?)/√2[1] | 0 | 135,0 | 0 | 0 | 0 | 0,83×10-16 | |
| Kaon | K+ | K– | us? | 0 | 493,7 | +1 | 0 | 0 | 1,24×10-8 |
| K– | K+ | ?s | 0 | 493,7 | -1 | 0 | 0 | 1,24×10-8 | |
| K0 | K?0 | ds? | 0 | 497,7 | +1 | 0 | 0 | —[2] | |
| KS0 | KS0 | (ds? - sd?)/√2[1] | 0 | 497,7 | —[3] | 0 | 0 | 0,89×10-10 | |
| KL0 | KL0 | (ds? + sd?)/√2[1] | 0 | 497,7 | —[3] | 0 | 0 | 5,2×10-8 | |
| Êta | η0 | Lui-même | (u? + dd? - 2ss?)/√6[1] | 0 | 548,8 | 0 | 0 | 0 | < 10-18 |
| Rho | ρ+ | ρ– | ud? | 1 | 770 | 0 | 0 | 0 | 0,4×10-23 |
| ρ– | ρ+ | ?d | 1 | 770 | 0 | 0 | 0 | 0,4×10-23 | |
| ρ0 | Lui-même | (?u-dd?)/√2[1] | 1 | 770 | 0 | 0 | 0 | 0,4×10-23 | |
| Phi | φ | Lui-même | ss? | 1 | 1 020 | 0 | 0 | 0 | 20×10-23 |
| D | D+ | D– | cd? | 0 | 1 869,4 | 0 | +1 | 0 | 10,6×10-13 |
| D– | D+ | c?d | 0 | 1 869,4 | 0 | -1 | 0 | 10,6×10-13 | |
| D0 | D?0 | c? | 0 | 1 864,6 | 0 | +1 | 0 | 4,2×10-13 | |
| D?0 | D0 | c?u | 0 | 1 864,6 | 0 | -1 | 0 | 4,2×10-13 | |
| DS+ | DS– | cs? | 0 | 1 969 | +1 | +1 | 0 | 4,7×10-13 | |
| DS– | DS+ | c?s | 0 | 1 969 | -1 | -1 | 0 | 4,7×10-13 | |
| J/Ψ | J/ψ | Lui-même | cc? | 1 | 3 096,9 | 0 | 0 | 0 | 0,8×10-20 |
| B | B+ | B– | ub? | 0 | 5 279 | 0 | 0 | +1 | 1,5×10-12 |
| B– | B+ | ?b | 0 | 5 279 | 0 | 0 | -1 | 1,5×10-12 | |
| B0 | B0 | db? | 0 | 5 279 | 0 | 0 | +1 | 1,5×10-12 | |
| Upsilon | ϒ | Lui-même | bb? | 1 | 9 460,4 | 0 | 0 | 0 | 1,3×10-20 |
- ↑ a b c d e 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.
- ↑ K0 ne possède pas de durée de vie moyenne définie.
- ↑ a b KS0 et KL0 ne possèdent pas d'étrangeté définie.
Historique
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 ".