couleur (quark poker)

La « couleur » permet de distinguer les particules élémentaires qui sont sensibles à l’interaction forte (rouge, vert, bleu) de celles qui ne le sont pas (blanc, gris).
Cette information est donnée par la couleur de la carte. Parmi les constituants, seuls les quarks et les antiquarks sont sensibles à l’interaction forte.

La couleur des antiparticules (ou anticouleur) se distingue par la présence d’un quadrillage.

Les gluons, qui transmettent l’interaction forte, ont deux couleurs (en réalité une couleur et une anticouleur mais nous n’avons pas introduit cette complication).

Exemple de carte représentant un gluon bleu-rouge. Le fait que couleur et anticouleur ne sont pas distinguées est illustré par la présence de couleurs sur fond uni ou bien quadrillé.

Il existe des gluons qui possèdent 3 paires de couleurs : rouge-rouge, vert-vert et bleu-bleu. Ils interagissent en utilisant l’une ou l’autre de ces paires et, dans la pratique, ne modifient pas la couleur de la particule lors de l’interaction.

 

Carte représentant un « gluon de trois couleurs ». Il peut interagir avec d’autres particules colorées sans changer leur couleur.

Les autres particules élémentaires ne sont pas sensibles à l’interaction forte (leur nom apparait sur fond blanc ou gris). Parmi les constituants, il s’agit des leptons. Parmi les particules de force ce sont celles transmettant les interactions faible et électromagnétique ainsi que le boson H.

Contrairement à l’interaction électromagnétique qui peut s’exercer entre deux particules chargées, quel que soit leur éloignement, l’interaction forte n’est présente que dans un volume très faible, de dimensions caractéristiques de l’ordre de 10^-15 m, autour des particules élémentaires en interaction. Quarks et gluons restent confinés dans de tels volumes; à l’extérieur l’interaction forte ne se manifeste pas. La couleur peut être considérée comme une charge forte, un peu similaire à la charge électrique. L’absence de couleur indique que les particules n’ont pas d’interaction forte (photon, W^±, Z⁰, boson H, leptons, antileptons).  Quarks, antiquarks et gluons forment des états liés, des particules, que l’on pourra observer dans la nature à la condition quelles ne soient pas colorées. Ce sont les mésons et les baryons qui sont, respectivement, des états liés entre un quark et un antiquark ou bien entre trois quarks. Les combinaisons entre les couleurs de leurs constituants élémentaires sont telles que l’on obtient du blanc. Pour les mésons on associe un quark d’une certaine couleur avec un antiquark ayant l’anticouleur correspondante. Pour les baryons on aura trois quarks, chacun avec une couleur différente. C’est pour cette raison que l’on a choisi le rouge, le vert et le bleu qui sont des couleurs primaires et qui, mélangées en proportions égales, donnent du blanc.

Il faut noter qu’un quark rouge n’interagit pas plus ou moins fortement qu’un quark vert ou bleu. Les trois couleurs doivent être considérées comme trois directions dans un espace à trois dimensions.