Physique des particules – quarks, hadrons et lois de conservation
PhysiquePhysique quantique et nucléaire17–18 ans
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Assemblez quarks et antiquarks en baryons et mésons, lisez la charge Q, le nombre baryonique B et l’étrangeté S, et voyez pourquoi seules les combinaisons de couleur neutre existent. L’écran Lois de conservation teste des réactions et désintégrations (prêtes ou les vôtres) pour Q, B, les nombres leptoniques L_e et L_μ, S et l’énergie de masse, puis nomme l’interaction en jeu. Modèle standard présente les trois générations de quarks et de leptons, les bosons de jauge et le boson de Higgs ; Collisions reconstruit les traces de désintégrations de Z, W et Higgs dans un détecteur et trace l’histogramme de la masse mesurée ; Quatre interactions compare intensité, portée et particules médiatrices.
Leçon : Physique des particules : quarks, leptons et interactions fondamentales
Ce qu’elle montre
Les protons, les neutrons et les autres hadrons sont formés de quarks. Un baryon contient trois quarks, un méson un quark et un antiquark ; les quarks portent une charge de couleur et seules les combinaisons de couleur neutre existent à l’état libre. Chaque quark a une charge de +2/3 e ou −1/3 e et un nombre baryonique de 1/3, et le quark étrange a une étrangeté de −1 : les totaux s’obtiennent par addition. Dans toute réaction, la charge, le nombre baryonique et chaque nombre leptonique sont conservés ; l’étrangeté est conservée par les interactions forte et électromagnétique, mais peut varier de 1 dans les désintégrations faibles. Le modèle ne nomme que les états les plus légers et identifie l’interaction par des règles simples.
Mode d’emploi
Dans Construire un hadron, appuyez sur les boutons de quarks pour placer jusqu’à trois quarks ou antiquarks dans le sac et observez les totaux s’additionner. Dans Lois de conservation, choisissez une réaction ou Votre réaction, puis utilisez Ajouter des particules et les boutons de particules ; appuyez sur Lancer la réaction. Touchez une case du Modèle standard pour voir ses propriétés. Dans Collisions, appuyez sur Collision ou 25 collisions pour remplir l’histogramme. Dans Quatre interactions, déplacez Distance r entre deux protons.
Paramètres modifiables
- Écran Construire un hadron, Lois de conservation, Modèle standard, Collisions, Quatre interactions
- Réaction ou désintégration Désintégration bêta moins du neutron, Désintégration bêta plus du proton, Capture électronique, Désintégration du muon, Désintégration du pion positif, Désintégration du kaon positif, Désintégration de la particule lambda, Désintégration du pion neutre, Pion et proton créent des particules étranges, Kaon et proton créent un oméga, Annihilation proton–antiproton, Pion et proton créent un kaon négatif, Désintégration du proton (hypothétique), Désintégration du neutron sans neutrino, Muon en électron et photon, Votre réaction
- Collision Boson Z en électron et positon, Boson Z en deux muons, Boson de Higgs en deux photons, Boson W en électron et neutrino
- Afficher la charge de couleur
- Distance entre deux protons 0,1–100000 fm
Questions à explorer
- Pourquoi une combinaison de deux quarks ne peut-elle jamais exister à l’état libre ?
- Quelle loi de conservation interdit à un proton libre de se désintégrer en un positon et un pion neutre ?
- Pourquoi le baryon Ω⁻ ne se désintègre-t-il que par l’interaction faible ?
