Nombre baryonique
Cet article est une ébauche concernant la physique des particules.
Le nombre baryonique[a] est, en physique des particules, un nombre quantique additif invariant, défini comme le tiers de la différence entre le nombre de quarks et le nombre d'antiquarks dans le système[3],[4] :
où :
- est le nombre de quarks,
- le nombre d'antiquarks.
La division par trois est une convention pratique, afin de faire correspondre le nombre baryonique au nombre de nucléons (protons et neutrons, tous deux constitués de trois quarks), ces particules étant plus familières et connues depuis bien plus longtemps que les quarks.
De plus, un nombre baryonique non entier signale un assemblage qui ne peut pas exister. En effet, d'après les lois de l'interaction forte, il ne peut pas y avoir de particules colorées nues (c'est-à-dire non combinées), la charge de couleur d'une particule doit être neutre (blanche). Ceci peut être obtenu soit en assemblant un quark d'une couleur avec un antiquark de l'anti-couleur correspondante, ce qui donne un méson de nombre baryonique nul, soit en combinant trois quarks de couleurs différentes, ce qui donne un baryon de nombre baryonique 1, ou trois anti-quarks donnant un anti-baryon de nombre baryonique −1. Il existe une dernière possibilité consistant en 4 quarks et un anti-quark qui formeraient un pentaquark de nombre baryonique 1. La division par trois se justifie donc aussi par le fait que la somme des quarks moins les antiquarks d'une particule est toujours divisible par 3.
Conservation
modifierLe nombre baryonique est conservé dans quasiment toutes les interactions du modèle standard, la seule exception pourrait résider dans l'anomalie chirale (en). Cette notion de conservation signifie ici que la somme des nombres baryoniques de toutes les particules initiales est la même que pour l'ensemble des particules après l'interaction.
Le nombre baryonique en physique des particules s'apparente au nombre de masse en physique nucléaire, qui est le nombre de nucléons d'un noyau atomique.
Perspectives de violation
modifierDans certaines théories candidates à la grande unification, il y a une non-conservation des nombres baryoniques et leptoniques.
Un signe de cette non-conservation serait la désintégration du proton. Pour le moment, cette désintégration n'a jamais été observée. Aussi, on attribue au proton une demi-vie supérieure à 1033 ans. Ce qui signifie que cette désintégration peut parfaitement être un phénomène possible tout en étant trop rare pour avoir été observée.
Certains scénarios de baryogénèse font également intervenir des processus impliquant l'absence de conservation du nombre baryonique.
Porteurs
modifierEn dépit de la définition du nombre baryonique, il n'est pas certain que la charge baryonique soit portée par les quarks. Une hypothèse alternative est qu'elle est portée par les gluons, plus précisément par la jonction baryonique (une configuration gluonique non perturbative, en forme de Y). En 2026, une étude de trois types de collisions conclut en faveur de cette seconde hypothèse[5].
Notes et références
modifierNotes
modifier- ↑ Le nombre baryonique[1] est aussi connu comme la charge baryonique[2].
Références
modifier- ↑ Taillet, Villain et Febvre 2018, s.v.nombre baryonique, p. 509, col. 1.
- ↑ Paty 2003, chap. 7, encadré 7.3, p. 108.
- ↑ Denegri et al. 2014, chap. 1er, § 1.7, p. 28, n. 18.
- ↑ Laloë 2018, chap. IX, § A-4-b, p. 272.
- ↑ (en) Collaboration STAR, « Tracking the baryon number with nuclear collisions », Science, vol. 393, no 6812, , p. 727-731 (DOI 10.1126/science.ads5962).
Voir aussi
modifierBibliographie
modifier- [Denegri et al. 2014] Daniel Denegri, Claude Guyot, Andreas Hoecker et Lydia Roos (préf. de Carlo Rubbia), L'aventure du grand collisionneur LHC : du big bang au boson de Higgs, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Une introduction à... », , 1re éd., 1 vol., XIV-315, 16 × 24 cm (ISBN 978-2-7598-0771-0, EAN 9782759807710, OCLC 878114380, BNF 43815913, SUDOC 177962232, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Laloë 2018] Franck Laloë (préf. de Claude Cohen-Tannoudji), Comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ?, Les Ulis et Paris, EDP Sciences et CNRS, coll. « Savoirs actuels / physique », , 2e éd. (1re éd. ), 1 vol., XVII-594, 16 × 24 cm (ISBN 978-2-7598-2184-6 et 978-2-271-07232-0, EAN 9782759821846, OCLC 1020405884, BNF 45408079, SUDOC 223768154, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Paty 2003] Michel Paty, La physique du XXe siècle, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Sciences et histoires », , 1re éd., 1 vol., IX-318, 17,1 × 24,5 cm (ISBN 978-2-86883-518-5, EAN 9782868835185, OCLC 300258386, BNF 39066656, SUDOC 074502689, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Taillet, Villain et Febvre 2018] Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Louvain-la-Neuve, De Boeck Supérieur, hors coll., , 4e éd. (1re éd. ), 1 vol., X-956, 17 × 24 cm (ISBN 978-2-8073-0744-5, EAN 9782807307445, OCLC 1022951339, BNF 45646901, SUDOC 224228161, présentation en ligne, lire en ligne), s.v.nombre baryonique, p. 509, col. 1.
