Introduction

Chapitre 1
Chapitre 2
Chapitre 3
Chapitre 4
Chapitre 5
Chapitre 6

Conclusion






La physique des quarks

 

INTRODUCTION


Les années 60 et 70 furent très excitantes pour les physiciens des particules.   Elles virent l’apparition d’une théorie très prometteuse pour expliquer la force forte: la chromodynamique quantique (QDC).  Cette théorie, basée sur l’addition d’un nouveau nombre quantique nommé couleur, permettait d’expliquer l’existence de plusieurs baryons et mésons déjà observés en plus de prédire avec exactitude la découverte de nouveaux hadrons.   Les années 60-70 furent aussi ponctuées de prédictions et de découvertes liées aux différentes saveurs de quarks.   Le travail qui suit mettra en évidence les principaux aspects de QDC en mettant l’emphase sur la particule que l’on croît pour l’instant être au centre de cet édifice théorique : le quark.  La description des propriétés des quarks et de leurs interactions utilise cependant un language mathématique bien précis.  Il semblait donc naturel d’entamer ce travail avec une section plus mathématique parlant de théorie quantique des champs et de mécanique quantique relativiste.  Les deux sections subséquentes introduisent le modèle du quark en traitant les différentes saveurs de quarks et leurs caractéristiques, et en décrivant l’origine et les implications du nombre quantique à la base de QDC : la couleur.  Une section sera ensuite consacrée aux partons, un modèle audacieux amené par Feynman pour expliquer les expériences de diffusions inélastiques visant à sonder la structure interne du proton.  Ces expériences ont par la suite montré que les partons pouvaient être identifiés aux quarks. L’analyse de résultats expérimentaux devient donc un moyen privilégié pour sonder la nature des quarks et de leurs interactions. De plus, l’expérience est nécessaire pour confirmer les prédictions théoriques et nous avons donc consacré une section complète de ce travail aux évidences expérimentales liées au modèle des quarks.  Finalement, nous verrons comment il est possible de combiner les concepts de base et certains aspects mathématiques de QDC avec des résultats expérimentaux afin de développer des modèles phénoménologiques prédisant de nouveaux résultats. En traitant le modèle du sac du MIT, nous montrerons que le confinement des quarks peut être expliqué très simplement tout en prédisant avec rigueur les propriétés de hadrons légers et certaines conséquences attendues de QDC.