Hadron

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Contenu en quarks de quelques hadrons.[1]

En physique des particules, un hadron est une particule composite, composée de particules subatomiques régies par l'interaction forte. Par exemple, les protons ou les neutrons sont des hadrons.

Composition[modifier | modifier le code]

Dans le modèle standard de la physique des particules, les hadrons sont composées de quarks, d'anti-quarks et de gluons. Les particules constituant un hadron ont été appelées de manière générique partons, terme en désuétude à ce jour. Les gluons sont les vecteurs de l'interaction forte qui maintient les quarks ensemble pour former le hadron.

L'essentiel de la masse d'un hadron (1 GeV/c2 pour un proton) provient de l'énergie des gluons qui maintiennent les quarks ensemble, et pas des quarks (environ une dizaine de MeV/c2 pour le cas du proton)[1].

Les quarks (ou antiquarks) présents dans le hadron tout le long de son existence sont appelés quarks de valence, à l'opposé des particules (paires quark-antiquark et gluons) qui apparaissent et disparaissent en permanence dans le hadron, du fait de la mécanique quantique, et qui sont appelées particules virtuelles.

Classification[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Méson et Baryon.
Classification des hadrons et lien avec les autres particules, bosons et fermions.

Les hadrons communs sont classés selon leurs constituants en différentes sous-familles :

  • Baryons, formés de trois quarks. Ils sont aussi appelés hadrons fermioniques (ou hadron de fermions). On cite le proton, l'anti-proton, le neutron et le lambda[1]. Par exemple, dans l'intérieur d'un proton, il y a deux quarks up et un down. Leur charge de couleur évolue dynamiquement par l'échange de gluons.
  • Mésons, formés par des configurations de paires quark/antiquark. Ces derniers sont aussi appelés hadrons bosoniques (ou hadron de bosons). On cite le pion chargé π+, le kaon neutre K0, le méson B0 et le J/Ψ[1].

Dans les années 1960, les théoriciens ont imaginé d'autres formes de hadrons[réf. nécessaire][Lesquels ?][pourquoi ?], qui n'avaient pas été encore observées à l'époque. Ils ont été dénommés hadrons exotiques.

Résonances hadroniques[modifier | modifier le code]

Comme les hadrons sont des particules composites, ils peuvent aussi exister sous des états excités que l'on appelle résonances hadroniques[réf. nécessaire]. Un grand nombre de ces états excités ont été observés pour chacun des types de hadrons. Ces états s'estompent rapidement (en quelque 10−24 s), par l'interaction forte.

L'hadronthérapie[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Hadronthérapie.

L'hadronthérapie consiste à utiliser des ions légers de haute énergie pour le traitement de tumeurs. Ces ions présentent deux avantages sur les photons largement utilisés en radiothérapie classique[réf. nécessaire] :

  • Ils ont une très bonne balistique, et permettent un ciblage très précis
  • Ils déposent un maximum d’énergie en fin de parcours (pic de Bragg).
  • Quand il s'agit d'ions carbone, l'efficacité en termes de destruction des cellules tumorales est - à dose égale - très supérieure à celle des photons ou des protons.

Ces avantages nécessitent en contrepartie un contrôle plus efficace.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a b c et d Passeport pour les deux infinis. Vers l'infiniment petit., Dunod, (ISBN 978-2-10-075425-0), p. Les quarks, p. 18-19