Le modèle des quarks : une perspective personnelle

L’idée selon laquelle les protons et les neutrons étaient composés de particules encore plus petites, avec des charges électriques non intégrales, a été proposée en 1963-1964 par Andre Petermann, George Zweig et Murray Gell-Mann, qui les ont surnommés « quarks ». Ce n’est cependant qu’au milieu des années 1970 que le modèle des quarks a été largement accepté.

Chris Llewellyn Smith, aujourd’hui professeur émérite à l’Université d’Oxford et ancien directeur général du CERN qui a élaboré la proposition de construction du Grand collisionneur de hadrons, a publié une « perspective personnelle » sur le développement du modèle des quarks et de la théorie de la force qui les maintient ensemble (chromodynamique quantique ou QCD) dans Le Journal Européen de Physique H.

Il a été aux premières loges en tant qu’étudiant en physique théorique des particules à Oxford de 1964 à 1967, en tant que chercheur postdoctoral au CERN et au Centre de l’accélérateur linéaire de Stanford, où des expériences ont confirmé la réalité des quarks.

Dans cet article, Llewellyn Smith souligne le rôle de George Zweig, pionnier du traitement des quarks comme de véritables particules, de James Bjorken, qui a développé ce qui est devenu connu sous le nom de « modèle de parton de Feynman », et de son propre doctorat. superviseur, Richard Dalitz.

Le modèle des quarks est né de la nécessité d’imposer de l’ordre dans le « zoo » de particules élémentaires découvertes au milieu du XXe siècle. Cela était analogue à l’imposition par Mendeleïev d’un ordre aux éléments chimiques à travers le tableau périodique. Les quarks sont des entités étranges, portant une charge électrique non intégrale, contrairement à toutes les particules observées.

Cependant, il est progressivement devenu évident que même s’ils n’existent pas sous forme de particules libres, ils se comportent comme de véritables particules, comme l’a proposé pour la première fois Zweig dans ce que Gell-Mann a appelé avec mépris le modèle des quarks « concret » ou « naïf ». Ce n’est qu’au milieu des années 1970 que la CDQ a pu expliquer ce comportement apparemment paradoxal.

Llewellyn Smith conclut que cette histoire, avec ses rebondissements, ses malentendus et sa confusion, est bien plus typique du progrès scientifique que de la progression linéaire idéalisée vers un avenir éclairé.