production des particules (32)

La création de nouvelles particules se poursuit en appliquant aux deux particules créées lors de la collision, et de manière indépendante, les règles du Quark Poker pour les combinaisons à 3 cartes (les brelans).

Transformation d’un quark ou d’un antiquark

Si l’on part d’un constituant (quark, antiquark, lepton ou antilepton) il faut:

tout d’abord poser la carte correspondant à une force qui va permettre la transformation de la particule de départ.
puis poser la carte de la particule issue de cette transformation. Si la force est représentée par un W, la particule finale est de nature différente de celle de départ et correspond donc à une particule nouvelle. Si la force est représentée par un Z⁰, un photon ou bien le boson de Higgs (H⁰), la particule finale est identique à la particule initiale qu’il suffit ainsi simplement de déplacer (le « saut »).

Transformation d’un quark par émission d’un Z.

Exemple de transformation d’un quark « up » par action du Z⁰:

on part d’un quark « up ».
on pose la carte d’une force non-colorée, ici celle du Z⁰, qui va permettre la transformation du quark.
sous l’effet du Z⁰, la nature du quark restant inchangée, il suffit de déplacer la carte du quark « up » vers la droite pour la faire passer du départ à l’arrivée.
dans l’état final on obtient un quark « up » et le Z⁰.

À la place du Z⁰, nous aurions pu utiliser un photon (γ) ou bien le boson de Higgs. De même, au lieu du quark « up » nous aurions pu prendre l’exemple de tout autre quark, antiquark, lepton ou antilepton.

Transformation d’un quark par émission d’un W.

La transformation d’un quark « up » peut aussi se faire sous l’action d’un W⁺comme nous l’illustrons ci-dessous. En effet le W⁺ possède le même symbole (crochet vers le haut) que le quark « up ».

Transformation d’un quark par émission d’un W⁺.

on part d’un quark « up ».
on pose la carte d’une force, ici celle d’un W⁺, qui va permettre la transformation du quark (le W^– n’est pas possible car dans ce cas on ne peut pas compléter une combinaison à 3 cartes en conservant les symboles).
pour compléter la transformation, un joueur pose une carte avec un filet vers le haut, ici celle d’un quark « étrange », qui va s’annuler avec le filet vers le bas du W⁺.
le quark « up » ayant disparu, on retourne la carte correspondante.

Transformation d’une force

Les particules représentant les forces peuvent se désintégrer en une particule et une antiparticule ou bien en deux forces. Nous en donnons deux exemples ci-dessous.

Transformation d’un W en une paire quark-antiquark ou lepton-antilepton

Transformation d’un W⁺en une paire quark-antiquark.

on part de la carte représentant le W⁺.
on pose la carte d’un quark ayant un crochet vers le haut ; ici un quark « up ».
on complète le brelan en posant la carte d’un antiquark ayant un filet vers le bas ; ici l’antiquark « antiétrange ».
la carte du W est maintenant inactive et on la retourne.

Le quark et l’antiquark n’appartiennent pas nécessairement à une famille et à l’antifamille correspondante. Par contre dans le cas d’une transformation en une paire lepton-antilepton il aurait fallu satisfaire à cette condition.

Transformation d’un W⁺en une paire lepton-antilepton.

nous partons de la carte représentant le W⁺.
on pose la carte d’un lepton ayant un crochet vers le haut ; ici un neutrino-électron.
on complète en posant la carte d’un antilepton ayant un filet vers le bas ; ici l’antiélectron. Le lepton et l’antilepton doivent appartenir à une famille et une antifamille qui se correspondent (Plume et Méplu).
la carte du W est maintenant inactive et on la retourne.

Transformation d’un Z en une paire quark-antiquark ou lepton-antilepton

Contrairement au W, on doit s’assurer que la particule et l’antiparticule, issues de la transformation, appartiennent à une famille et à son antifamille correspondante, même dans le cas des quarks.

Nous indiquons quelques exemples ci-dessous qui correspondent, chacun, à l’étape 3 des exemples précédents.

Les exemples a) et b) correspondent à la désintégration d’un Z⁰ en une paire quark-antiquark en utilisant soit les crochets soit les filets, respectivement. Le quark et l’antiquark appartiennent à une famille et à son antifamille associée. Les exemples c) et d) illustrent des désintégrations en une paire lepton-antilepton.

Nous pouvons obtenir les mêmes transformations en partant d’un photon ou bien du boson H.

Transformation d’une force en une paire de forces

En appliquant les mêmes règles de conservation des symboles il est possible qu’une force se transforme en deux autres forces comme nous l’illustrons dans quelques exemples ci-dessous:

Dans l’exemple a), le boson H se transforme en deux Z⁰. En b) c’est un photon qui se transforme en une paire W⁺ W^–. On peut noter que le photon ne peut interagir qu’avec des particules chargées (ce qui est le cas dans cet exemple). En c) c’est un Z⁰ qui se transforme en W⁺W^– et, en d), il se transforme en Z⁰ H.

Les transformations γ → Z⁰ Z⁰ ou γ → H⁰ Z⁰ ou γ → Z⁰ Z⁰ sont interdites car un photon n’interagit qu’avec des particules chargées.

Développement de la gerbe

Le développement de la gerbe de particules produites lors de la collision est matérialisé par la succession des cartes posées par les différents joueurs.

Règle A: La transformation d’une particule en deux autres doit être terminée (c’est-à-dire que la carte correspondante doit être retournée) avant que l’on puisse débuter la transformation des deux particules nouvelles qui en sont issues.

Illustrons cette condition en reprenant un des exemples précédents: la transformation d’un quark sous l’action d’un W⁺.

On ne peut pas démarrer la désintégration du W⁺ au niveau de l’étape 2). Il faut avoir complété la transformation du quark « up » (étape 3) et retourné la carte correspondante (étape 4) avant de pouvoir commencer les transformations du W⁺ et/ou du quark « étrange ».

Règle B: Un photon peut être posé à côté de toute carte représentant une particule chargée.

Règle C: Si un joueur n’a plus qu’une carte et s’il s’agit d’une carte colorée il peut former une paire avec une autre carte colorée.

Il forme ainsi une particule appelée : méson.