Physique hadronique
La physique hadronique est la science qui étudie les hadrons, particules composites composées de quarks. Cette discipline se situe à mi-chemin entre la physique nucléaire qui étudie le noyau atomique et la physique des particules.
La matière hadronique
modifierUn hadron, particule composite, constitue la famille qui inclut les protons et les neutrons, soit les composants du noyau atomique et chaque hadron est formé d’un assemblage de trois quarks[1].
Les scientifiques savent que ces constituants élémentaires, les quarks, existent, mais ils ne peuvent décrire exactement comment les quarks forment des protons ou des neutrons. La faute à une caractéristique propre à la force forte, connue sous le nom de confinement. Ce phénomène régit l’interaction des quarks et des gluons (collectivement appelés « partons ») et explique pourquoi les quarks et les gluons n’existent pas en tant que particules libres dans la nature. Leur transformation en hadrons est appelée hadronisation et dépend de l’échelle d'énergie. À haute énergie, la force forte lie très faiblement les quarks, tandis qu’à basse énergie, les quarks interagissent plus fortement et forment alors des hadrons[2].
Aucun quark ou gluon n’a jamais été observé isolément : ils semblent être liés entre eux de manière permanente et confinés dans des particules composites. A des températures 100 000 fois supérieures à celles qui règnent au centre du Soleil, ils se déconfinent pour former un plasma, qui aurait existé quelques microsecondes après le Big Bang. Ce plasma est prédit par la théorie fondamentale de l’interaction forte, la Chromodynamique Quantique (QCD), et son étude permet de comprendre l’organisation ultime de la matière soumise à l’interaction forte et les tout premiers instants de l’Univers[3].
Bibliographie
modifierPour une approche récente (2021) plus approfondie de la physique hadronique, on signalera l'existence d'un ouvrage rédigé en français du physicien Jean-Marc Richard, intitulé Introduction à la physique des hadrons - Symétrie, structure et dynamique. Ce livre présente un panorama des particules élémentaires à interactions fortes, comme le proton et le neutron, constituants du noyau, le pion qui assure leur liaison, et toutes leurs excitations. Le modèle des quarks y est exposé en détail. Ce livre s’adresse aux étudiants de Master, ainsi qu’aux physiciens et chimistes désirant s’initier au monde des hadrons, que se partagent la physique nucléaire et la physique des particules[4].
Notes et références
modifier- ↑ Nicolas Martin, « Hadrons : la combinaison gagnante »
, sur France Culture, (consulté le ) - ↑ Kristiane Bernhard-Novotny, « La transition des partons aux hadrons » , sur CERN, (consulté le )
- ↑ « Physique hadronique ALICE » , sur Institut de physique des 2 infinis de Lyon, (consulté le )
- ↑ CNRS - Nucléaire et particules, « Introduction à la physique des hadrons - Symétrie, structure et dynamique » , sur www.in2p3.cnrs.fr, (consulté le )
