QUARK GÉNÉRALITÉS DÉFINITION Les progrès de la physique ont permis d'observer la structure de la matière à une échelle de plus en plus réduite.

QUARK GÉNÉRALITÉS DÉFINITION Les progrès de la physique ont permis d'observer la structure de la matière à une échelle de plus en plus réduite. On s'est aperçu de la sorte que les molécules sont composées d'atomes, que les atomes sont faits d'électrons et de noyaux, et que les noyaux contiennent des protons et des neutrons. Mais on s'est aperçu également que les neutrons et les protons ne sont pas des objets élémentaires, mais sont constitués à leur tour de particules appelées quarks. En l'état actuel de nos connaissances, les quarks sont considérés comme indivisibles, et font partie par conséquent du cercle restreint des particules élémentaires. Précisément parce qu'elle s'occupe de la structure intime du noyau, la physique des particules élémentaires est aussi appelée subnucléaire. Une autre dénomination souvent utilisée est celle de physique des hautes énergies. Elle tire son origine du fait que, pour scinder les particules complexes en leurs constituants élémentaires, on a besoin d'énergies très élevées, que seuls de puissants accélérateurs de particules permettent d'atteindre. On indique par le terme de particules élémentaires les constituants ultimes de la matière. Selon le modèle standard, toutes les particules élémentaires doivent être pensées comme des paquets d'énergie, ou quanta, de différents types de champs. Un champ est une zone de l'espace dont les points sont tous identifiés par les valeurs d'une grandeur physique. Or, il existe un type de champ pour chaque espèce de particule élémentaire : un champ électronique, dont les quanta sont les électrons ; un champ électromagnétique, dont les quanta sont les photons. Il n'existe pas par contre de champ associé aux structures composites comme les neutrons ou protons, mais il existe des champs dont les quanta sont les différents types de quarks, considérés comme des particules élémentaires. DÉCOUVERTES En 1895, le physicien anglais Joseph John Thomson découvrit la première particule élémentaire, l'électron. En 1923, le physicien américain Arthur Holly Compton démontra de façon expérimentale l'existence physique des quanta de lumière, les photons. Cinq années plus tard, Paul Dirac prédit l'existence du positon ou antiélectron, l'électron de charge positive. Cette particule fut découverte dans le rayonnement cosmique, dans le cadre d'une expérience menée par Carl David Anderson, Patrick Blackett et Giuseppe Occhialini en 1932. En 1935, l'analyse des rayons cosmiques permit de découvrir le muon, de charge électrique positive, et son antiparticule, le muon négatif. En outre, en 1930, Wolfgang Pauli avait prédit l'existence d'une particule appelée neutrino, qui fut ensuite découverte en 1956 par Frederick Reines. Au cours de ces mêmes années, les recherches de Robert Hofstadter suggérèrent que les constituants du noyau atomique, les protons et les neutrons, ne devaient 1 pas être considérés comme ponctuels mais plutôt comme des objets complexes. Des observations effectuées en 1969 au Stanford Linear Accelerator Center conduisirent à penser qu'ils étaient constitués à leur tour d'objets indivisibles et ponctuels, les quarks. Cette idée avait été introduite en 1963 par Murray Gell-Mann et George Zweig, qui prédirent en outre l'existence de trois types différents de quarks. Dans les années 60, grâce au développement des accélérateurs, la liste des nouvelles particules subatomiques découvertes par les physiciens s'allongea remarquablement. Il devint par conséquent important de comprendre s'il existait une structure ordonnée dans laquelle on pût les placer. C'est ce que firent en 1968