leptons

Les leptons sont des constituants élémentaires de la matière qui n’ont pas d’interaction forte. La première particule élémentaire observée, l’électron, en 1897 est un lepton. Le suivant sera observé dans les rayons cosmiques, en 1936: le muon qui est environ 200 fois plus lourd que l’électron et, ce détail mis à part, interagit de la même manière que l’électron avec les forces électromagnétique et faible. Lorsque le nom de lepton, dérivé du grec, leur a été attribué, ces particules étaient effectivement les plus légères parmi les particules connues. Ceci n’est plus le cas puisque le tau, découvert en 1974 est environ deux fois plus lourd qu’un proton.

Il existe deux grandes catégories de leptons: les chargés et les neutres. L’électron, le muon et le tau ont la même charge électrique. Il existe aussi trois leptons neutres, les neutrinos, dont chacun est associé à un lepton chargé: neutrino-électron, neutrino-muon et neutrino-tau. Une telle association est issue d’observations expérimentales: par exemple, un neutrino-muon peut créer un muon en interagissant avec la matière mais pas d’électron ni de tau.

Étant neutres électriquement, les neutrinos n’interagissent que par l’interaction faible avec la matière, c’est à dire très peu et sont donc très difficiles à étudier. Cela a cependant un avantage, en effet nous sommes traversés en permanence par des millions de milliards de neutrinos, chaque seconde, en provenance du Soleil et des centrales nucléaires. On estime qu’il y a également 336 neutrinos/cm³, issus du Big-Bang et que personne n’a encore observés, qui nous parcourent en tous sens à une vitesse de quelques milliers de km/s.

Depuis 1998 nous savons que les neutrinos sont massifs mais nous ne connaissons pas les valeurs de leurs masses, qui sont très faibles (inférieures à 100 meV soit moins de 1/ 5 000 000 de la masse de l’électron).

L’étude des propriétés des neutrinos reste un sujet d’actualité car elle pourrait donner la clef du mystère de l’asymétrie entre matière et antimatière dans l’Univers.

Pour connaitre plus de détails sur les propriétés des neutrinos veuillez vous reporter au numéro 5 de la revue Elémentaire.

Chacune des trois familles de constituants élémentaires contient un couple de leptons: un chargé et un neutre.

Par exemple, dans la famille « Sumo » le tau est le lepton chargé et le neutrino-tau est le lepton neutre.

Les leptons se comportent de la même manière que les quarks vis à vis des interactions électromagnétique et faible. Ceci est illustré sur les images qui représentent les quarks et les leptons par la présence des deux mêmes symboles.

Par exemple, l’électron et le quark étrange ont pour symbole un triangle.

Dans la Nature, à chaque lepton correspond un antilepton dont la charge est opposée mais dont la masse et la durée de vie sont identiques.