Baryon Delta

Propriétés générales
Classification	Baryon
Composition	3 quarks (u ou d)
Masse	1,232 GeV/c2
Charge électrique	• Δ++ : +2 e; • Δ+ : +1 e; • Δ0 : 0; • Δ− : -1 e
Spin	3/2
Durée de vie	6×10-24 s

Le baryon delta (noté Δ, majuscule de la lettre grecque delta) est un baryon, une particule de la physique des particules.

Histoire

Les états Δ ont été établis expérimentalement au cyclotron de l'université de Chicago^[1]^,^[2] et au synchrocyclotron du Carnegie Institute of Technology^[3] au milieu des années 1950, en utilisant des pions positifs accélérés sur des cibles d'hydrogène. L'existence du Δ⁺⁺, avec sa charge électrique inhabituelle de +2, a été un indice crucial dans le développement du modèle des quarks.

Propriétés

Généralités

Le baryon Δ est une combinaison de trois quarks (up ou down selon le cas, voir tableau ci-dessous) dont le spin total est égal à 3/2. Sa masse est relativement légère (pour un baryon) avec 1,232 GeV/c².

Désintégration

Toutes les variétés de Δ se désintègrent rapidement (6×10^-24 s) en un nucléon ordinaire et un pion ; toute combinaison de nucléon et de pion dont la somme des charges électriques égale celle du Δ a autant de chance de se produire. Plus rarement, et plus lentement, le Δ⁺ peut se désintégrer en un proton et un photon et le Δ⁰ en un neutron et un photon.

Composition

La famille delta consiste en quatre particules différentes qui se distinguent par leur charge électrique, somme de la charge de leurs quarks up (charge 2/3) et down (charge -1/3) :

Particule	Quarks	Charge (e)	Désintégration
Δ⁺⁺	uuu	+2	π⁺ + p
Δ⁺	uud	+1	π⁺ + n π⁰ + p γ + p (rare)
Δ⁰	udd	0	π⁰ + n π⁻ + p γ + n (rare)
Δ⁻	ddd	−1	π⁻ + n

Il existe également quatre antiparticules possédant une charge opposée pour chacun des Δ, et constituées des antiquarks correspondant.

Le spin 3/2 du delta signifie que les spins des quarks qui le composent possèdent leur axe pointant dans la même direction, à la différence du proton et du neutron dont le spin intrinsèque de l'un des quarks est toujours opposé aux deux autres. Cette différence de spin est le seul nombre quantique qui distingue le Δ⁺ et le Δ⁰ des nucléons, dont le spin est égal à 1/2.

Présence dans la nature

Les baryons Delta pourraient constituer jusqu'à 10 % du cœur des magnétars^[4]^,^[5].

Notes et références

↑ (en) H. L. Anderson, E. Fermi, E. A. Long et D. E. Nagle, « Total cross-sections of positive pions in hydrogen », Physical Review, vol. 85, n^o 5,‎ 1^er mars 1952, p. 936 (DOI 10.1103/PhysRev.85.936)
↑ (en) T. M. Hahn, C. W. Snyder, H. B. Willard, J. K. Bair, E. D. Klema et al., « Neutrons and gamma-rays from the proton bombardment of beryllium », Physical Review, vol. 85, n^o 5,‎ 1^er mars 1952, p. 934 (DOI 10.1103/PhysRev.85.934)
↑ (en) J. Ashkin, J. P. Blaser, F. Feiner et M. O. Stern, « Pion-proton scattering at 150 and 170 Mev », Physical Review, vol. 101, n^o 3,‎ 1^er février 1956, p. 1149–1158 (DOI 10.1103/PhysRev.101.1149, lire en ligne )
↑ S. B., « Des particules exotiques au cœur des magnétars », Pour la science, n^o 541,‎ novembre 2022, p. 14.
↑ (en) K. D. Marquez, M. R. Pelicer, S. Ghosh, J. Peterson, D. Chatterjee et al., « Exploring the effects of Δ baryons in magnetars », Physical Review C, vol. 106,‎ septembre 2022, article n^o 035801 (DOI 10.1103/PhysRevC.106.035801).