Les antiquarks et le nombre de baryons
Le nombre de baryons indique si tu as une particule ou une antiparticule. Vois le tableau suivant qui montre les quarks négatifs qui composent l'antimatière.
| Tableau 1. Quarks négatifs : symboles, charge électrique, nombres de baryons, nombres étranges. | ||||
|---|---|---|---|---|
| Particule | Symbole | Charge électrique | Nombre de baryons | Nombre étrange |
| Anti up | \(\bar{u}\) | -⅔ | -⅓ | 0 |
| Anti baisse | \(\bar{d}\) | + ⅓ | -⅓ | 0 |
| Anti étrange | \(\bar{s}\) | + ⅓ | -⅓ | +1 |
| Anti charme | \(\bar{c}\) | -⅔ | -⅓ | 0 |
| Anti top | \(\bar{t}\) | -⅔ | -⅓ | 0 |
| Anti bas | \(\bar{b}\) | + ⅓ | -⅓ | 0 |
Antimatière et création de paires
La création d'antimatière se produit lors du processus de création de paires. Cela se produit lorsque la matière entre en collision avec un photon de haute énergie. La collision émet deux particules, l'une constituée de matière, tandis que l'autre est l'antiparticule.
Figure 1. Un photon de haute énergie entre en collision avec un noyau, produisant un positron et un électron. Cela crée également une paire particule-antiparticule. Source : Manuel R. Camacho, StudySmarter.
Composition de l'antimatière et des quarks
Les antiquarks constituent l'antimatière. Ce sont les particules qui composent les antiprotons et les antineutrons, qui contiennent trois antiquarks. Leur symbole est le suivant :
\[\texte{symbole du quark de l'antimatière} = \overline {qqq}\].
La composition des antiprotons et des antineutrons est la suivante :
Antiproton
Comme celui-ci a une charge de -1, la charge combinée des antiquarks qui composent l'antiproton doit être de -1. Il faut donc deux quarks anti-up et un quark anti-down.
\[\text{antiproton} = \overline{udu}\]
La charge de l'antiproton est déterminée par l'addition des trois antiquarks.
\[\text{charge de l'antiproton} = -\frac{2}{3} + \frac{1}{3} -\frac{2}{3} = -1\]
La valeur de la charge indique qu'il s'agit d'un antiproton. Les antiprotons et les antineutrons peuvent être classés dans la catégorie des baryons, qui se composent d'antiquarks dont la valeur baryonique est de -1. Vois l'addition suivante des nombres de baryons pour l'antiproton.
\[\text{antiproton} = -\frac{1}{3} -\frac{1}{3} -\frac{1}{3} = -1\]
Un nombre de baryons de -1 indique qu'il s'agit d'un baryon composé d'antimatière.
Antineutron
Comme celui-ci a une charge de 0, la charge combinée des antiquarks doit être nulle. Il faut donc deux quarks anti-descendants et un quark anti-supérieur.
\[\text{antineutron} = \overline{dud}\]
L'addition des charges des trois antiquarks se fait comme suit :
\[\text{charge de l'antineutron} = \frac{1}{3} - \frac{2}{3} + \frac{1}{3} = 0\].
La charge totale indique que tu as affaire à un antineutron. L'addition des nombres de baryons de l'antineutron doit te donner une valeur de -1.
\[\text{antineutron} = -\frac{1}{3} - \frac{1}{3} -\frac{1}{3} = -1\]
Un nombre de baryons de -1 indique que tu as affaire à un baryon composé d'antimatière.
Figure 2. Composition en quarks d'un proton et d'un antiproton. L'antiproton a la même masse mais une charge négative. Source : Manuel R. Camacho, StudySmarter.
Les hadrons pion moins et kaon moins
Les quarks peuvent se combiner avec les antiquarks, créant ainsi un duo matière-antimatière. Les hadrons pion minus et kaon minus en sont deux exemples. Le pion minus et le kaon minus sont le résultat de la combinaison d'un quark anti-up et d'un quark down.
- Pion minus: combinaison d'un quark anti-up avec une charge de -⅔ et d'un quark down avec une charge de -⅓ et donc une charge totale de -1.
- Kaon minus: une combinaison d'un quark anti-up avec une charge de -⅔ et d'un quark étrange avec une charge de - ⅓ et donc une charge totale de -1.
Le pion plus et le kaon plus quarks ont un nombre de baryons de 0, ce qui indique qu'ils sont une combinaison de matière et d'antimatière.
Antiquark - Points clés
- L'antimatière est constituée d'antiparticules telles que les antiquarks, qui composent les antineutrons et les antiprotons.
- Les antiquarks ont une valeur de charge de -⅔ ou + ⅓.
- Une combinaison de trois antiquarks compose un antineutron ou un antiproton. Leur charge respective est de 0 ou de -1.
- Il existe également des particules à charge négative composées de quarks et d'antiquarks, qui sont appelées pion minus et kaon minus.
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