symetries et physique nucleaire - Cenbg - IN2P3

4 Un cadre théorique comme guide4.1 Le modele standard.Nous allons commencer par le rnodAle de jauge le plus simple. celui qui est connu sous lenom de m&/e stanolsm' 11 englobe la chromodynamique quantique, une théorie de jaugeexacte constmite sur le groupe SU(3) de la couleur, et la théorie électrofaible de Glashow,Salam et Weinberg, théorie de jauge brisée construite sur le groupe SU(2) X U(1).Les particules de matiare sont des fermions de spin 1/2, qui appartiennent à deuxcat6gories bien distinctes, les quarks et les leptons. La chmmodynamique quantique (CDQ) d6critles interactions fortes entre quarks et la théorie alectrofaible dbcrit les interactionsélectromagnétiques et faibles des quarks et des leptons. Toutes ces interactions sont transmisespar des particules qui sont des bosons.4.1.1 La chromodynamique quantiquez.Le groupe SU(3) de la couleur admet comme repr6sentation fondamentale la représentation 3,qui contient trois quarks de couleurs différentes, soit 'bleu', 'rouge' et 'ueri'. II est entenduque ce choix de couleurs est purement conuentionnel. L'analogie avec les couleurs optiques estutile, mais elle a ses limitations. La représentation 3* contient les antiquarks. La représentation8 contient les g/ms, qui sont les v6hicules de l'interaction forte entre quarks. Ces gluons sontde masse nulle, et donc la CDQ est une thborie de jauge exacte. Ils n'ont ni charge électrique,ni charge foible, mais sont colorbs. II faut introduire ici la regle du confinement, qui exige queles seules particules physiquement isolables sont celles qui sont des singulets de la couleur.autrement dit qui appartiennent -3 la représentation 1 de SU(3),. Les façons les plus simplesd'obtenir la représentation 1 sont:3@3@3-10+8+8+1correspondant respeciiuement aux bayons (formés de trois quarks) et aux mésons (formés d'unquark et d'un antiquark). On peut expliquer qualitativement la regle du confinement par lecomportement de la quantité q, l'analogue de la 'constante' de structure fine del'électrodynamique quantique (EDQ). Les gluons sont colorés et ont donc entre eux une interaction