Nombre baryonique
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Le nombre baryonique[N 1] est, en physique des particules, un nombre quantique additif invariant. Il peut être défini comme le tiers de la différence entre le nombre de quarks et le nombre d'antiquarks dans le système[3],[4] :
où
- est le nombre de quarks, et
- est le nombre d'antiquarks.
D'un point de vue pratique, on divise par trois afin de faire correspondre le nombre baryonique au nombre de nucléons (protons et neutrons, tous deux constitués de trois quarks). Or, ces particules ont été connues bien avant, et sont plus familières que les quarks.
De plus, un nombre baryonique non-entier signifie d'un assemblage qu'il ne peut pas exister. En effet, d'après les lois de l'interaction forte, il ne peut pas y avoir de particules colorées nues, c'est-à-dire que la charge de couleur d'une particule doit être neutre (blanche). Ceci peut être obtenu soit en assemblant un quark d'une couleur avec un antiquark de l'anti-couleur opposée, ce qui donne un méson de nombre baryonique nul ; soit en combinant trois quarks chacun d'une couleur différente, ce qui donnera un baryon de nombre baryonique 1, ou trois anti-quarks donnant un anti-baryon de nombre baryonique -1. Il pourrait éventuellement exister une dernière possibilité consistant en 4 quarks et un anti-quark qui formeraient un pentaquark de nombre baryonique 1. La division par trois se justifie donc également par le fait que la somme des quarks moins les antiquarks d'un système est toujours divisible par 3.
Conservation
modifierLe nombre baryonique est conservé dans quasiment toutes les interactions du modèle standard, la seule exception pourrait résider dans l'anomalie chirale (en). Cette notion de conservation signifie ici que la somme des nombres baryoniques de toutes les particules initiales est la même que pour l'ensemble des particules après l'interaction.
Application à la physique nucléaire
modifierDans le cas de la physique nucléaire, le nombre baryonique s’apparente au nombre de masse A qui correspond au nombre de nucléons présents dans un noyau.
Perspectives de violation
modifierDans certaines théories candidates à la grande unification, il y a une non-conservation des nombres baryoniques et leptoniques.
Un signe de cette non-conservation serait la désintégration du proton. Pour le moment, cette désintégration n'a jamais été observée. Aussi, on attribue au proton une demi-vie supérieure à 1033 ans. Ce qui signifie que cette désintégration peut parfaitement être un phénomène possible tout en étant trop rare pour avoir été observée.
Certains scénarios de baryogénèse font également intervenir des processus impliquant l'absence de conservation du nombre baryonique.
Notes et références
modifierNotes
modifierRéférences
modifier- Taillet, Villain et Febvre 2018, s.v.nombre baryonique, p. 509, col. 1.
- Paty 2003, chap. 7, encadré 7.3, p. 108.
- Denegri et al. 2014, chap. 1er, § 1.7, p. 28, n. 18.
- Laloë 2018, chap. IX, § A-4-b, p. 272.
Voir aussi
modifierBibliographie
modifier- [Denegri et al. 2014] Daniel Denegri, Claude Guyot, Andreas Hoecker et Lydia Roos (préf. de Carlo Rubbia), L'aventure du grand collisionneur LHC : du big bang au boson de Higgs, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Une introduction à... », , 1re éd., 1 vol., XIV-315, 16 × 24 cm (ISBN 978-2-7598-0771-0, EAN 9782759807710, OCLC 878114380, BNF 43815913, SUDOC 177962232, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Laloë 2018] Franck Laloë (préf. de Claude Cohen-Tannoudji), Comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ?, Les Ulis et Paris, EDP Sciences et CNRS, coll. « Savoirs actuels / physique », , 2e éd. (1re éd. ), 1 vol., XVII-594, 16 × 24 cm (ISBN 978-2-7598-2184-6 et 978-2-271-07232-0, EAN 9782759821846, OCLC 1020405884, BNF 45408079, SUDOC 223768154, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Paty 2003] Michel Paty, La physique du XXe siècle, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Sciences et histoires », , 1re éd., 1 vol., IX-318, 17,1 × 24,5 cm (ISBN 978-2-86883-518-5, EAN 9782868835185, OCLC 300258386, BNF 39066656, SUDOC 074502689, présentation en ligne, lire en ligne).
- [Taillet, Villain et Febvre 2018] Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Louvain-la-Neuve, De Boeck Supérieur, hors coll., , 4e éd. (1re éd. ), 1 vol., X-956, 17 × 24 cm (ISBN 978-2-8073-0744-5, EAN 9782807307445, OCLC 1022951339, BNF 45646901, SUDOC 224228161, présentation en ligne, lire en ligne), s.v.nombre baryonique, p. 509, col. 1.
