Méson : qu'est-ce que c'est ?

Un méson, c'est ce que vous obtiendrez si vous prenez un quark, un antiquark - ou plus largement, un nombre pair de quark/antiquark - et que vous les assemblez grâce à un brin d'interaction nucléaire forte. On peut d'ailleurs noter qu'avant que les physiciensphysiciens ne découvrent les quarks, ils pensaient que les mésons étaient les vecteurs de l'interaction forte. Mais le méson est bien une particule de la physique. Même s'il est une particule non élémentaire.

Le méson se classe parmi les hadrons - comme le proton et le neutron, mais qui eux, sont des baryonsbaryons et non des mésons. Il possède un spinspin entier et appartient de fait aussi à la famille des bosonsbosons.

Le méson doit son nom au grec qui signifie « moyen ». Parce que dans les années 1950, seules trois catégories de particules étaient connues : les leptonsleptons, les mésons et les baryons. Leurs noms renvoyaient au grec « léger », « moyen » et « lourd ». Même si l'on connaît aujourd'hui des leptons plus lourds que certains baryons, les dénominations historiques sont restées.

Le pion est le premier méson à avoir été découvert. Le pion positif, ici représenté, est composé d’un quark up et d’un antiquark down. © Harp, Wikipédia, CC by-sa 2.5

Des particules instables

Le premier méson à avoir été découvert est celui que les physiciens nomment le méson pipi ou le pion. C'est le plus léger des mésons. C'était en 1947, plus de dix ans après avoir été prédit par la théorie, grâce à une expérience menée à l'aide de ballonsballons à très haute altitude - parce que 90 % des particules chargées produites lorsque des rayons cosmiquesrayons cosmiques entrent dans notre atmosphère sont des mésons. À partir des années 1950, d'autres mésons ont été découverts, en observant des collisions entre nucléonsnucléons à très grande énergieénergie. Les physiciens en connaissent aujourd'hui plus de cent.

Notons que les mésons sont plutôt instables sous l'effet de l'interaction faibleinteraction faible ou de l'interaction électromagnétique. Ils se désintègrent en particules plus légères. D'autres mésons ou des leptons. Le pion chargé, par exemple, se désintègre en seulement 26 nanosecondes - soit 10^-9 secondes - en moyenne. C'est encore plus rapide pour le pion neutre qui se désintègre en 10^-16 secondes.