Fundamental particles · Particules fondamentales
| English | Français |
|---|---|
| fundamental particles/ˌfʌndəˈmentl ˈpɑːtɪklz/ | particules fondamentales |
| quarks/kwɑːks/ | quarks |
| flavours/ˈfleɪvəz/ | saveurs |
| antiquark/ˈæntɪkwɑːk/ | antiquark |
| hadrons/ˈhædrɒnz/ | hadrons |
| baryons/ˈbæriɒnz/ | baryons |
| mesons/ˈmiːzɒnz/ | mésons |
| leptons/ˈleptɒnz/ | leptons |
Inside the proton
- Protons and neutrons feel solid — but they are not fundamental particles 基本粒子.
- Each is built from smaller point-like particles called quarks 夸克.
- Some particles have no smaller parts; those are the truly fundamental ones.
À l'intérieur du proton
- Les protons et neutrons semblent solides — mais ce ne sont pas des particules fondamentales 基本粒子.
- Chacun est composé de plus petites particules ponctuelles appelées quarks 夸克.
- Certaines particules n'ont pas de parties plus petites ; ce sont celles qui sont vraiment fondamentales.
Fundamental particle lab · Laboratoire sur les particules fondamentales
Sort particles by the family or interaction that defines them. · Classez les particules par famille ou interaction qui les définit.
Quarks
- Six flavours 味. Up, charm, top have charge $+\tfrac{2}{3}e$; down, strange, bottom have $-\tfrac{1}{3}e$.
- Each has an antiquark 反夸克 with the opposite charge.
The six quark flavours: up-type carry +⅔e, down-type carry −⅓e
Quarks
- Six ** saveurs** 味. Up, charm, top ont une charge $+\tfrac{2}{3}e$ ; down, strange, bottom ont $-\tfrac{1}{3}e$.
- Chacun a un antiquark 反夸克 avec la charge opposée.
Les six saveurs de quarks : type up porte +⅔e, type down porte −⅓e
What is the charge on an up quark? · Quelle est la charge d'un quark up ?
Up-type quarks (up, charm, top) carry $+\tfrac{2}{3}e$; down-type (down, strange, bottom) carry $-\tfrac{1}{3}e$. · Les quarks de type up (up, charm, top) ont une charge $+\tfrac{2}{3}e$ ; les quarks de type down (down, strange, bottom) ont une charge $-\tfrac{1}{3}e$.
Hadrons 强子: baryons 重子 and mesons 介子
- Particles built from quarks are hadrons.
- Baryons = three quarks; mesons = a quark and an antiquark.
Hadrons 强子 : baryons 重子和 mesons 介子
- Les particules construites à partir de quarks sont des hadrons.
- Baryons = trois quarks ; mésons = un quark et un antiquark.
Match each hadron to what it is made of. · Associez chaque hadron à ce dont il est composé.
Protons and neutrons are baryons (three quarks); a pion is a meson (quark + antiquark). · Les protons et neutrons sont des baryons (trois quarks) ; un pion est un méson (quark + antiquark).
Proton and neutron
- Proton = u u d: charge $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$.
- Neutron = u d d: charge $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$.
Proton et neutron
- Proton = u u d : charge $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$.
- Neutron = u d d : charge $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$.
A proton is made of which quarks? · De quels quarks est composé un proton ?
Proton = u u d, giving charge $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$. · Proton = u u d, donnant une charge $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$.
A neutron is u d d. What is its total charge, in units of $e$? · Un neutron est u d d. Quelle est sa charge totale, en unités de $e$ ?
$\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$ — the neutron is uncharged. · $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$ — le neutron est neutre.
Worked example: the quarks in an α-particle
An α-particle is two protons and two neutrons. Show, using quarks, that each hadron in it has charge $0$ or $+e$, and find the total quark content.
- Each proton is uud: $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$, so charge $+e$. It is a baryon (three quarks).
- Each neutron is udd: $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$. Also a baryon.
- Whole α-particle: up quarks $2 \times 2 + 2 \times 1 = 6$; down quarks $2 \times 1 + 2 \times 2 = 6$.
- Check: $6\left(+\tfrac{2}{3}\right) + 6\left(-\tfrac{1}{3}\right) = 4 - 2 = +2$, the α-particle's charge of $+2e$.
Exemple résolu : les quarks dans une particule α
Une particule α est constituée de deux protons et de deux neutrons. Montrez, en utilisant les quarks, que chaque hadron qui la compose a une charge de $0$ ou $+e$, et déterminez la composition totale en quarks.
- Chaque proton est uud : $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$, donc charge $+e$. C'est un baryon (trois quarks).
- Chaque neutron est udd : $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$. C'est aussi un baryon.
- Particule α entière : quarks up $2 \times 2 + 2 \times 1 = 6$ ; quarks down $2 \times 1 + 2 \times 2 = 6$.
- Vérification : $6\left(+\tfrac{2}{3}\right) + 6\left(-\tfrac{1}{3}\right) = 4 - 2 = +2$, la charge de la particule α est $+2e$.
A helium-3 nucleus contains two protons and one neutron. How many down · vers le bas quarks does it contain? · Un noyau d'hélium-3 contient deux protons et un neutron. Combien de quarks down · vers le bas contient-il ?
Each proton (uud) has one down quark and the neutron (udd) has two: $1 + 1 + 2 = 4$. · Chaque proton (uud) a un quark down et le neutron (udd) en a deux : $1 + 1 + 2 = 4$.
β-decay in quark terms
- β$^{-}$: a neutron becomes a proton — a down quark turns into an up quark.
- β$^{+}$: a proton becomes a neutron — an up quark turns into a down quark.
β⁻ decay up close: one down quark flips to an up quark, so a neutron becomes a proton
Désintégration β en termes de quarks
- β$^{-}$ : un neutron devient un proton — un quark down se transforme en quark up.
- β$^{+}$ : un proton devient un neutron — un quark up se transforme en quark down.
Désintégration β⁻ de près : un quark down bascule en quark up, donc un neutron devient un proton
In β$^{-}$ decay, which quark change happens? · En désintégration β$^{-}$, quel changement de quark se produit ?
A neutron (u d d) becomes a proton (u u d): one down → up, emitting a $\beta^{-}$ and an antineutrino. · Un neutron (u d d) devient un proton (u u d) : un down → up, émettant un $\beta^{-}$ et un antineutrino.
Leptons 轻子 and what's fundamental
- Leptons (electrons, neutrinos) are fundamental and are not made of quarks.
- Fundamental: quarks, electrons, positrons, neutrinos. Not fundamental: protons, neutrons, mesons (all hadrons).
Particles sort into hadrons (made of quarks) and leptons (fundamental, not made of quarks)
Leptons 轻子 et ce qui est fondamental
- Leptons (électrons, neutrinos) sont fondamentaux et ne sont pas composés de quarks.
- Fondamental : quarks, électrons, positons, neutrinos. Non fondamental : protons, neutrons, mésons (tous des hadrons).
Les particules se classent en hadrons (faits de quarks) et leptons (fondamentaux, non composés de quarks)
Select all · tout the particles that are fundamental. · Sélectionnez toutes les particules qui sont fondamentales.
Quarks and leptons (electron, neutrino) are fundamental. Protons and mesons are hadrons — made of quarks. · Les quarks et leptons (électron, neutrino) sont fondamentaux. Les protons et mésons sont des hadrons — composés de quarks.
An electron is a lepton and is not made of quarks. · Un électron est un lepton et n'est pas composé de quarks.
Leptons (electrons and neutrinos) are fundamental particles, not built from quarks. · Les leptons (électrons et neutrinos) sont des particules fondamentales, non constituées de quarks.
Worked example: a neutral meson
Particle Q is a meson with zero charge. It has a mass of $0.67\ \text{u}$ and a kinetic energy of $2.1 \times 10^{-16}\ \text{J}$.
- A possible composition: a quark with its own antiquark, for example $\text{u}\bar{\text{u}}$: $+\tfrac{2}{3} - \tfrac{2}{3} = 0$. ($\text{d}\bar{\text{d}}$ would also work.)
- Why not two quarks? A meson is always a quark and an antiquark; two quarks together are not a meson.
- Speed: $E_{\text{K}} = \tfrac{1}{2}mv^{2}$ with $m = 0.67 \times 1.66 \times 10^{-27} = 1.1 \times 10^{-27}\ \text{kg}$, so $v = \sqrt{\dfrac{2 \times 2.1 \times 10^{-16}}{1.1 \times 10^{-27}}} = 6.1 \times 10^{5}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Check: well below the speed of light, so the ordinary kinetic-energy formula is fine to use.
Exemple résolu : un méson neutre
La particule Q est un méson à charge nulle. Elle a une masse de $0.67\ \text{u}$ et une énergie cinétique de $2.1 \times 10^{-16}\ \text{J}$.
- Une composition possible : un quark avec son propre antiquark, par exemple $\text{u}\bar{\text{u}}$ : $+\tfrac{2}{3} - \tfrac{2}{3} = 0$. ($\text{d}\bar{\text{d}}$ fonctionnerait aussi.)
- Pourquoi pas deux quarks ? Un méson est toujours un quark et un antiquark ; deux quarks ensemble ne forment pas un méson.
- Vitesse : $E_{\text{K}} = \tfrac{1}{2}mv^{2}$ avec $m = 0.67 \times 1.66 \times 10^{-27} = 1.1 \times 10^{-27}\ \text{kg}$, donc $v = \sqrt{\dfrac{2 \times 2.1 \times 10^{-16}}{1.1 \times 10^{-27}}} = 6.1 \times 10^{5}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Vérification : bien inférieure à la vitesse de la lumière, la formule ordinaire de l'énergie cinétique est donc appropriée.
A meson is made of a quark and an ____. · Un méson est composé d'un quark et d'un ____.
Mesons are quark–antiquark pairs; baryons are three quarks. A neutral meson pairs a quark with an antiquark of the opposite charge, such as up with anti-up. · Les mésons sont des paires quark–antiquark ; les baryons sont trois quarks. Un méson neutre apparie un quark avec un antiquark de charge opposée, comme up avec anti-up.
"Fundamental" means not made of anything smaller: quarks and leptons are; protons, neutrons and every other hadron are not. Antiquarks carry the opposite charge, so a neutral meson pairs a quark with the matching antiquark. In β$^{-}$ decay the quark change is d → u — a charge rise of $+1$ that the emitted electron's $-1$ balances — and the electron is created in the decay, not released from an orbit.
"Fondamental" signifie non composé de rien de plus petit : les quarks et les leptons le sont ; les protons, les neutrons et tous les autres hadrons ne le sont pas. Les antiquarks portent une charge opposée, donc un méson neutre apparie un quark avec l'antiquark correspondant. Lors de la désintégration β$^{-}$, le changement de quark est d → u — une augmentation de charge de $+1$ compensée par la charge $-1$ de l'électron émis — et l'électron est créé lors de la désintégration, pas libéré depuis une orbite.
You've got it
- quarks are fundamental (up-type $+\tfrac{2}{3}e$, down-type $-\tfrac{1}{3}e$; antiquarks opposite)
- baryons = 3 quarks (proton uud, neutron udd); mesons = quark + antiquark; a nucleus's quarks are just its protons' and neutrons' added up
- in β$^{-}$ decay a down quark → up quark; leptons (electron, neutrino) are fundamental
Vous avez compris
- quarks sont fondamentaux (type up $+\tfrac{2}{3}e$, type down $-\tfrac{1}{3}e$ ; antiquarks opposés)
- baryons = 3 quarks (proton uud, neutron udd) ; mésons = quark + antiquark ; les quarks d'un noyau sont simplement la somme de ceux de ses protons et neutrons
- lors de la désintégration β$^{-}$, un quark down → quark up ; les leptons (électron, neutrino) sont fondamentaux