Méson

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En physique des particules, un méson est une particule subatomique composite (c'est-à-dire non élémentaire) constituée d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks. De spin entier (0 ou 1), les mésons sont des bosons. Les mésons sont tous instables, leur demi-vies étant inférieures à 10−7 s (jusqu'à 0,4 × 10−23 s).

Le terme « méson » vient du grec μέσον / méson, « milieu, centre », de l'adjectif μέσος / mésos substantivé[1].

Caractéristiques

Quelques mésons de spin 0
Quelques mésons de spin 1

Les mésons sont des hadrons possédant un spin entier, et donc appartiennent à la famille des bosons.

Dans le modèle standard, les mésons sont des composés d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks. Tous les mésons sont instables et possèdent une durée de vie moyenne très courte.

Familles

La famille des mésons est composée :

  • de mésons formés d'une paire quark-antiquark — les quarks de valence — ;
  • et d'une « mer » de mésons formés de paires quark-antiquark et de gluons.

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 et parité impaire) 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.

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– ud̄ 0 139,6 0 0 0 2,60 × 10−8
π– π+ ūd 0 139,6 0 0 0 2,60 × 10−8
π0 Lui-même (uū - dd̄)/√2[a] 0 135,0 0 0 0 0,83 × 10−16
Kaon K+ K– us̄ 0 493,7 +1 0 0 1,24 × 10−8
K– K+ ūs 0 493,7 -1 0 0 1,24 × 10−8
K0 K̄0 ds̄ 0 497,7 +1 0 0 —[b]
KS0 KS0 (ds̄ - sd̄)/√2[a] 0 497,7 —[c] 0 0 0,89 × 10−10
KL0 KL0 (ds̄ + sd̄)/√2[a] 0 497,7 —[c] 0 0 5,2 × 10−8
Êta η0 Lui-même (uū + dd̄ - 2ss̄)/√6[a] 0 548,8 0 0 0 5,0 × 10−19
η' Lui-même (uū + dd̄ - ss̄)/√3[a] 0 957,8 0 0 0 3,39 × 10−21
ηc Lui-même cc– 0 2 980,3 0 0 0 2,30 × 10−23
ηb Lui-même bb– 0 9 390,9 0 0 0 -
Rho ρ+ ρ– ud̄ 1 770 0 0 0 0,4 × 10−23
ρ– ρ+ ūd 1 770 0 0 0 0,4 × 10−23
ρ0 Lui-même (uū - dd̄)/√2[a] 1 770 0 0 0 0,4 × 10−23
Phi φ Lui-même ss̄ 1 1 020 0 0 0 20 × 10−23
D D+ D– cd̄ 0 1 869,4 0 +1 0 10,6 × 10−13
D– D+ c̄d 0 1 869,4 0 -1 0 10,6 × 10−13
D0 D̄0 cū 0 1 864,6 0 +1 0 4,2 × 10−13
D̄0 D0 c̄u 0 1 864,6 0 -1 0 4,2 × 10−13
DS+ DS– cs̄ 0 1 969 +1 +1 0 4,7 × 10−13
DS– DS+ c̄s 0 1 969 -1 -1 0 4,7 × 10−13
J/Ψ J/ψ Lui-même cc̄ 1 3 096,9 0 0 0 7,2 × 10−21
B B+ B– ub̄ 0 5 279 0 0 +1 1,5 × 10−12
B– B+ ūb 0 5 279 0 0 -1 1,5 × 10−12
B0 B0 db̄ 0 5 279 0 0 +1 1,5 × 10−12
Upsilon ϒ Lui-même bb̄ 1 9 460,4 0 0 0 1,3 × 10−20

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 µ », 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 ».

Dans les années 1950, les physiciens étudient les « gerbes » de mésons produits à partir de collisions nucléon-nucléon à très grande énergie [2] et identifient deux grandes familles de mésons, répondant respectivement l'une à la théorie de Heisenberg et l’autre à la théorie de Fermi.

Notes et références

Notes

  1. ↑ a b c d e et f 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.
  2. ↑ K0 ne possède pas de durée de vie moyenne définie.
  3. ↑ a et b KS0 et KL0 ne possèdent pas d'étrangeté définie.

Références

  1. ↑ Anatole Bailly ; 2020 : Hugo Chávez, Gérard Gréco, André Charbonnet, Mark De Wilde, Bernard Maréchal & contributeurs, « Le Bailly », (consulté le ).
  2. ↑ Hoang, T. F. (1953). Sur la production des mésons dans les collisions nucléon-nucléon à très grande énergie. J. phys. radium, 14(6), 395-406

Voir aussi

Bibliographie

  • Abe, K., Abe, R., Adachi, I., Ahn, B. S., Aihara, H., Akatsu, M., ... & Hamasaki, H. (2001). Observation of large CP violation in the neutral B meson system. Physical
  • Bando, M., Kugo, T., Uehara, S., Yamawaki, K., & Yanagida, T. (1985). Is the ρ meson a dynamical gauge boson of hidden local symmetry?. Physical Review Letters, 54(12), 1215 (résumé).
  • Beneke, M., Buchalla, G., Neubert, M., & Sachrajda, C. T. (2000). QCD factorization for exclusive non-leptonic B-meson decays: General arguments and the case of heavy–light final states. Nuclear Physics B, 591(1), 313-418.
  • Bouchiat, C., & Michel, L. (1961). La résonance dans la diffusion méson π—méson π et le moment magnétique anormal du méson μ. J. Phys. Radium, 22(2), 121-121 (résumé)
  • Calvat, P. (1997). Mesure des observables de polarisation dans la photoproduction des mésons pseudoscalaires à GRAAL (Doctoral dissertation, Université Joseph-Fourier-Grenoble I).
  • Carter, A. B., & Sanda, A. I. (1981). CP violation in B-meson decays. Physical Review D, 23(7), 1567 (résumé).
  • Chay, J., Georgi, H., & Grinstein, B. (1990). Lepton energy distributions in heavy meson decays from QCD. Physics Letters B, 247(2), 399-405 (résumé).
  • Falk, A. F., Georgi, H., Grinstein, B., & Wise, M. B. (1990). Heavy meson form factors from QCD. Nuclear Physics B, 343(1), 1-13 (résumé).
  • Machleidt, R., Holinde, K., & Elster, C. (1987). The bonn meson-exchange model for the nucleon—nucleon interaction. Physics Reports, 149(1), 1-89.
  • Machleidt, R. (1989). The meson theory of nuclear forces and nuclear structure. In Advances in Nuclear Physics (pp. 189-376). Springer US.
  • Marty, C., & Prentki, J. (1948). Sur la désintégration du méson. J. Phys. Radium, 9(4), 147-149.
  • Okubo, S. (1963). φ-meson and unitary symmetry model. Physics Letters, 5(2), 165-168 (résumé).
  • Sharma, M. M., Nagarajan, M. A., & Ring, P. (1993). rho meson coupling in the relativistic mean field theory and description of exotic nuclei. Physics Letters B, 312(4), 377-381.
  • Sakurai, J. J. (1962). Possible Existence of a T= 0 Vector Meson at 1020 MeV. Physical Review Letters, 9(11), 472.Review Letters, 87(9), 091802.

Articles connexes

Liens externes

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