Lepton


Lepton

En physique des particules, un lepton est une particule élémentaire de spin 1/2 qui n'est pas sensible à l'interaction forte.

La famille des leptons est constituée des électrons, des muons, des tauons, des neutrinos respectifs et des antiparticules de toutes celles-ci. Le terme « lepton » provient du mot grec signifiant « léger » et se réfère à la faible masse du premier lepton découvert, l'électron, par rapport aux nucléons.

Sommaire

Propriétés

Étant de spin 1/2, les leptons forment une sous-famille des fermions ; ils diffèrent de l'autre famille connue de fermions, les quarks, en ce qu'ils ne sont pas sensible à l'interaction forte, mais uniquement à l'interaction électrofaible et à la gravitation.

On connait trois saveurs de lepton : l'électron, le muon et le tauon. Chaque saveur est représentée par une paire de particules appelée un doublet faible. L'une des deux est une particule massive et chargée qui porte le même nom que sa saveur (comme l'électron) ; l'autre est une particule sans charge et quasiment sans masse appelée un neutrino (comme le neutrino électronique). Tous les leptons chargés connus possèdent une simple unité de charge électrique négative ou positive (selon qu'il s'agit d'une particule ou d'une antiparticule) et tous les neutrinos et antineutrinos ont une charge électrique nulle. Les leptons chargés possèdent deux états de spin possible, tandis qu'une seule hélicité est observée pour les neutrinos (tous les neutrinos sont orientés à gauche et tous les antineutrinos à droite, cependant les chercheurs aimeraient trouver un neutrino orienté à droite et un antineutrino à gauche).

Les masses des leptons semblent suivre une relation simple, connue sous le nom de loi de Koide, mais cette relation n'est pas expliquée à ce jour.

Lorsque des particules interagissent, le nombre de leptons de même saveur reste généralement le même, un principe connu comme la conservation du nombre leptonique. Ce principe peut parfois être violé (comme dans le cas de l'oscillation de neutrinos). Un principe de conservation plus fort concerne le nombre total de leptons, toutes saveurs confondues, qui est très légèrement violé dans le cadre du modèle standard par l'anomalie chirale.

Le couplage des leptons et des bosons de jauge ne dépend pas de leur saveur. Cette propriété est appelée universalité leptonique et a été testée dans des mesures de la durée de vie moyenne des muons et des tauons, ainsi que dans des mesures de la largeur partielle de désintégration du boson Z.

Liste

Leptons chargés

Nom Symbole Charge électrique (e) Masse (MeV/c²)
Électron / Positron e / e+ -1 / +1 0,511[1]
Muon μ / μ+ −1 / +1 105,7[1]
Tauon τ / τ+ −1 / +1 1 777[1]

Neutrinos

Nom Symbole Charge électrique (e) Masse (MeV/c²)
Neutrino électronique / Antineutrino électronique \nu_e~/~\overline{\nu}_e 0 < 0,0000022[2]
Neutrino muonique / Antineutrino muonique \nu_\mu~/~\overline{\nu}_\mu 0 < 0,17[2]
Neutrino tauonique / Antineutrino tauonique \nu_\tau~/~\overline{\nu}_\tau 0 < 15,5[2]

On sait que les masses des neutrinos sont non-nulles à cause du phénomènes d'oscillation neutronique, mais elles sont suffisamment légères pour ne pas avoir été mesurées directement en 2008.

Notes et références

  1. a, b et c [PDF] Leptons (table), Particle Data Group, 30/08/2007. Consulté le 24/04/2008
  2. a, b et c Laboratory measurements and limits for neutrino properties, The Ultimate Neutrino Page. Consulté le 24/04/2008

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