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| Les fermions, classés par famille et selon leur masse. © L'Internaute |
Les particules constitutives de la matière, les fermions, sont au nombre de 12. Expérimentalement, la taille d'un fermion élémentaire n'a jamais pu être mesurée, en tout cas elle doit être inférieure à 10 exp-18 m soit inférieure à un millionième de milliardième de millimètre !
On divise ces fermions en 2 catégories, les quarks et les leptons. Pourquoi les différencier ?
Parce que, parmi les 4 interactions fondamentales qui régissent la matière, les leptons ne participent pas à l'interaction forte.
Quarks et leptons
De leur côté, les quarks participent à toutes les interactions. Il en existe 6 sortes ou "saveurs". Par ordre de masses croissantes, on les nomme up, down, strange, charm, bottom et top. De plus, pour chacun de ces quarks, il y a un antiquark correspondant.
Les quarks possèdent une charge électrique fractionnaire. Cette charge est de +2/3 pour les quarks up, charmed et top et de -1/3 pour les quarks down, strange et bottom.
| "La taille d'un fermion n'a jamais été mesurée. Elle doit être inférieure à
10exp-18 m soit un millionième de milliardième de millimètre !
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Il existe six sortes de leptons dont trois ont une charge électrique négative et trois sont neutres. A la différence des quarks, un lepton peut se retrouver seul.
Le plus connu est l'électron . Les deux autres leptons chargés, le muon et le tau, sont beaucoup plus massifs que l'électron. Les trois leptons sans charge électrique sont les neutrinos. Ces neutrinos existent sous 3 formes ou saveurs : neutrino électronique, neutrino muonique et neutrino tauonique. Les neutrinos ont été très difficiles à voir car ils n'interagissent presque pas avec la matière.
Absolument tout ce qui existe résulte de l'agencement de ces 12 particules ou de leurs antiparticules.
Quand les fermions s'associent
Mais l'histoire ne s'arrête pas â ces quarks et aux leptons. Les physiciens ont observé plusieurs centaines de particules différentes, souvent instables, résultant de la combinaison de ces particules élémentaires.
Les hadrons par exemple : ce sont des paquets de 2 ou 3 quarks. En effet, ceux-ci ne se promènent jamais seuls. Les hadrons eux-mêmes se répartissent en deux classes : les baryons, formés de trois quarks, comme les neutrons ou les protons, et les mésons, formés d'un quark et d'un antiquark.
Ainsi, le proton est un hadron composé de deux quarks up et d'un quark down. Quant au neutron, il est formé de deux quarks down et d'un quark up. Cette propriété fait que les particules observées à l'état libre ont toutes une charge électrique entière ou nulle.
Les 12 fermions et leurs dates de découverte
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Leptons |
Quarks |
| Première famille |
Electron
1897
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Neutrino électronique
1956
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Bas (down)
1968
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Haut (up)
1968
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| Deuxième famille |
Muon
1946
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Neutrino muonique
1962
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Etrange (strange)
1974
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Charmé (charmed)
1968
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| troisième famille |
Tau
1975
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Neutrino tauique
2000
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Beauté (bottom)
1994
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Top (top)
1977
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