Baryon

Les huit baryons de spin 1/2 composés uniquement de quarksu,dets,classés parétrangeté(S) etcharge(Q)

Lesbaryonssont, enphysique des particules,une catégorie departicules composites(c’est-à-dire nonélémentaires) formées de troisquarks,dont les représentants les plus connus sont leprotonet leneutron.

Le terme « baryon » vient du grecbarys,qui signifie « lourd »: il se réfère au fait que les baryons sont en général plus lourds que les autres types de particules.

Caractéristiques

Les baryons appartiennent à la famille deshadrons,ils sont composés de troisquarks. Leurspindemi-entier les classe dans la catégorie desfermions.

En tant qu'hadrons, les baryons sont sensibles à l'interaction forte.

En tant que fermions ils sont soumis auprincipe d'exclusion de Pauliet décrits par lastatistique de Fermi-Dirac.

Les baryons ont chacun leur propreantiparticule,lesantibaryons,qui sont constitués de trois antiquarks.

Familles

Les dix baryons de spin 3/2 composés uniquement de quarksu,dets,classés parétrangeté(S) etcharge(Q)

Parmi les six saveurs de quarks existantes, seules les cinq plus légères (u,d,s,cetb) peuvent faire partie d’un baryon, le dernier quark (t) ayant, d’après lemodèle standard,une durée de vie trop courte pour s’hadroniser.

Les baryons les plus courants sont lesnucléons,c'est-à-dire lesprotonset lesneutrons.Mis à part ceux-ci, différentes familles de baryons (Δ,Λ,Σ,Ξ,Ω) ont été observées. Ces familles se différencient par lessaveursde quarks qui les constituent, plus précisément:

• le nombre de quarks de1^regénération (uetd) et donc le nombre de quarks de génération supérieure (s,cetb), le nombre total de quarks valant toujours trois;
• l’isospinI.

On a, par ordre décroissant de nombre de quarks de1^regénération et, en cas d’égalité, par ordre croissant d’isospin:

• Lesnucléons,d’isospin I=1/2, sont composés de trois quarks de1^regénération, dont au moins un quarkuet un quarkd.Le proton est supposé stable (sa durée de vie est supérieure à 10³³années). Le neutron a une durée de vie de 886 s.
• Lesbaryons Delta(Δ⁺⁺,Δ⁺,Δ⁰,Δ⁻), d’isospin I=3/2, sont également composés de trois quarks de1^regénération et se désintègrent en unpionet un proton ou un neutron.
• Lesbaryons Lambda(Λ⁰,Λ⁺_c,Λ⁰_b), d’isospin I=0, sont composés d'un quarku,d'un quarkdet d'un quark de génération supérieure. La découverte du Λ⁰fut la première observation expérimentale du quarks.
• Lesbaryons Sigma(Σ⁺,Σ⁰,Σ⁻,Σ⁺⁺_c,Σ⁺_c,Σ⁰_c,Σ⁺_b,Σ⁰_b,Σ⁻_b), d’isospin I=1, sont composés de deux quarks de1^regénération et d'un quark de génération supérieure.
• Lesbaryons Xi(Ξ⁰,Ξ⁻,Ξ⁺_c,Ξ⁰_c,…), d’isospin I=1/2, sont composés d'un quark de1^regénération et de deux quarks de génération supérieure. Ξ⁰,composé d'un quarkuet de deux quarkss,se désintègre en un Λ⁰et un pion neutre, qui lui-même se désintègre rapidement en unélectronet unpositron;ces deux particules s'annihilent immédiatement en produisant desrayons gamma.
• Lesbaryons Oméga(Ω⁻,Ω⁰_c,Ω⁻_b,…), d’isospin I=0, sont composés de trois quarks de génération supérieure. Le baryon Ω⁻est composé de trois quarkss,sa découverte fut un succès dans l'étude des quarks, sa masse et ses produits de désintégration ayant été correctement déterminés avant celle-ci.

Les baryons composés d'au moins un quarkssont nomméshypérons.

Lesbaryons exotiquessont des particules composées de trois quarks et de particules additionnelles (qui peuvent être également des quarks). Lespentaquarks,qui auraient été observés par certaines expériences récentes en physique des particules, en font partie. Ces pentaquarks sont constitués de 4 quarks et d'un antiquark. Par exemple, le Θ(1540)⁺serait constitué de deux quarksu,de deux quarksdet d'un antiquark${\bar {s}}$.L'existence des pentaquarks est toujours controversée.

Une expérience (avril 2005) du laboratoire Jefferson qui était censée mettre en évidence les pentaquarks n'a rien donné, et semblerait donc remettre en cause leur existence[1].

Matière baryonique

Le terme «matière baryonique» désigne la matière composée principalement de baryons (en pourcentage de la masse totale). Cela inclut lesatomeset donc à peu près la totalité de la matière ordinaire.

À l'inverse, la matière non-baryonique en est l'exacte antithèse, c'est-à-dire la matière qui n'est pas composée de baryons. Dans l'absolu, cela concerne lesneutrinos,lesphotonset lesélectrons,mais le terme est généralement réservé à la matière « exotique » — et fortement spéculative — comme lamatière noirenon baryonique,lesparticules supersymétriques,et lesaxionset les constituants. La distinction entre matière baryonique et non-baryonique est importante encosmologiecar la matière noire non baryonique se comporterait de façon significativement différente de la matière baryonique. En particulier, elle n'interagirait pas avec lerayonnement électromagnétiqueet serait ainsi, comme l'indique son nom « noire », difficile à détecter expérimentalement.

L'existence même des baryons est un problème classique en cosmologie. Il est généralement supposé que leBig Banga initialement produit des quantités égales de baryons et d'antibaryons.Le processus qui a conduit les baryons à être légèrement plus nombreux que leurs antiparticules est appelébaryogénèse.

Liste

Cette table présente les caractéristiques de quelques baryons. Elle n'est pas exhaustive.

Famille	Symbole	Quarks	Masse au repos (MeV.c-2)	Spin	Charge (e)	Étrangeté	Charme	Durée de vie (s)	Désintégration
Proton	p	uud	938,3	1/2	+1	0	0	Stable	n+e++${\nu _{e}}$(noyaux radioactifs)
Neutron	n	udd	939,6	1/2	0	0	0	880,3	p+e−+${\bar {\nu _{e}}}$
Delta	Δ++	uuu	1 232	3/2	+2	0	0	0,6×10-23	π++ p
Delta	Δ+	uud	1 232	3/2	+1	0	0	0,6×10-23	π++ n π0+ p
Delta	Δ0	udd	1 232	3/2	0	0	0	0,6×10-23	π0+ n π−+ p
Delta	Δ−	ddd	1 232	3/2	-1	0	0	0,6×10-23	π−+ n
Lambda	Λ0	uds	1 115,7	1/2	0	-1	0	2,63×10-10	π−+ p π0+ n
Lambda	Λ+c	udc	2 284,9	1/2	+1	0	+1	2,0×10-13
Lambda	Λ0b	udb	5 624	1/2	0	0	0	1,2×10-12
Sigma	Σ+	uus	1 189,4	1/2	+1	-1	0	0,8×10-10	π0+ p π++ n
Sigma	Σ0	uds	1 192,6	1/2	0	-1	0	7,4×10-20	Λ0+γ
Sigma	Σ−	dds	1 197,4	1/2	-1	-1	0	1,5×10-10	π−+ n
Xi	Ξ0	uss	1 314,8	1/2	0	-2	0	2,9×10-10	Λ0+ π0
Xi	Ξ−	dss	1 321,3	1/2	-1	-2	0	1,6×10-10	Λ0+ π−
Xi	Ξ0c	dsc	2 471,8	3/2	0	-1	+1	1,1×10-13
Xi	Ξ+c	usc	2 466,3	3/2	+1	-1	+1	4,4×10-13
Oméga	Ω−	sss	1 672,4	3/2	-1	-3	0	0,82×10-10	Λ0+K- Ξ0+ π−
Oméga	Ω0c	ssc	2 697,5	1/2	0	-2	+1	6,9×10-14

Voir aussi

Articles connexes

• Baryon exotique
• Nombre baryonique
• Modèle standard (physique des particules)
• Physique des particules
• Pentaquark

Liens externes

• (en)Caractéristiques des baryons

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