Les idées modernes (Modèle Standard) : de 1964 à nos jours

Particules découvertes de 1964 à nos jours:

1964	Murray Gell-Mann et George Zweig émettent l'idée des quarks. Ils suggèrent que les mésons et les baryons sont constitués à partir de quarks et d'antiquarks, appelés up, down ou strange (u,d,s) de spin 1/2 et de charge électrique respective 2/3,-1/3 et -1/3. Comme ces charges n'ont jamais été observées, l'introduction des quarks est prise plus comme une explication mathématique de la saveur des particules massives que comme le postulat d'un objet physique actuel. Les développements théoriques et expérimentaux qui ont suivi nous permettent maintenant de considérer les quarks comme de vrais objets physiques, même s'ils ne peuvent être isolés.
1964	Le nombre de leptons connus entraîne l'écriture de nombreux articles qui suggèrent l'existence d'un quatrième quark portant une autre saveur, pour donner le même mode d'arrangement aux quarks, à présent considérés comme constituants de la matière. Très peu de physiciens prennent à l'époque cette suggestion au sérieux. Sheldon Glashow et James Bjorken donnent le nom de "charme" au quatrième quark.
1965	O.W. Greenberg, M.Y. Han, et Yoichiro Nambu introduisent la propriété de charge de couleur pour les quarks. Tous les hadrons observés sont de couleur neutre..
1966	Le modèle des quarks n'est accepté que peu à peu du fait que les quarks n'ont jamais été observés.
1967	Steven Weinberg et Abdus Salam proposent, chacun de son côté, une théorie unifiant les interactions faible et électromagnétique en une unique interaction appelée électrofaible. Cette théorie nécessite l'existence d'un boson neutre interagissant faiblement pour véhiculer l'interaction faible. Ce boson, qu'on appelle maintenant Z0, n'avait pas été observé à l'époque. Ils prédisent aussi l'existence d'un boson massif supplémentaire, appelé boson de Higgs, qui n'a toujours pas été observé à ce jour.
1968-69	Au cours d'une expérience de diffusion d'électrons sur des protons, effectuée auprès de l'accélérateur linéaire de Stanford, les électrons semblent rebondir sur des petits noyaux durs à l'intérieur du proton. James Bjorken et Richard Feynman analysent ces données en termes de particules constituants les protons (ils n'utilisent pas le nom de "quarks" pour ces constituants, même si cette expérience prouve l'existence des quarks).
1970	Sheldon Glashow, Jean Iliopoulos, et Luciano Maiani reconnaissent l'importance critique d'un quatrième type de quark dans le contexte du Modèle Standard. Ce quatrième quark permet d'expliquer l'échange d'un boson Z0 neutre sans changement de saveur des particules lors d'une interaction faible par courant neutre (alors qu'il y a changement de saveur lors de l'échange des bosons W+ et W-).
1973	Donald Perkins, en utilisant une prédiction du Modèle Standard, réanalyse d'anciennes données du CERN et trouve des indications sur des processus d'interaction faible sans échange de charge (celles dues à l'échange du Z0 ).
1973	Formulation d'une théorie des champs quantiques pour l'interaction forte. Cette théorie des quarks et des gluons (maintenant intégrée dans le Modèle Standard) est similaire dans sa structure à l'électrodynamique quantique (QED), mais comme l'interaction forte prend en compte la charge de couleur, elle est appelée la chromodynamique quantique (QCD). Les quarks sont considérés comme de vraies particules, portant une charge de couleur. Les gluons sont les quanta sans masse de l'interaction forte. Harald Fritzsch et Murray Gell-Mann sont les premiers à suggérer cette théorie pour l'interaction forte.
1973	David Politzer, David Gross, et Frank Wilczek découvrent une propriété spécifique de la théorie de couleur de l'interaction forte : la "liberté asymptotique". Cette propriété est nécessaire pour expliquer les données de 1968-69 sur le proton.
1974	Jean Iliopoulos présente pour la première fois dans son ensemble, au cours d'une conférence, la vision de la physique maintenant appelée le Modèle Standard. Si vous désirez comprendre les différents aspects du Modèle Standard, rejoignez la Route du Modèle Standard .
1974 (Nov.)	Burton Richter et Samuel Ting, menant des expériences indépendantes, annoncent le même jour la découverte de la même nouvelle particule. Ting et ses collaborateurs de Brookhaven la désignent sous le nom de particule "J", alors que Richter et son équipe la baptisent particule psi. Ces découvertes étant d'égale importance, cette particule est appelée J/psi. C'est un méson charme-anticharme.
1976	Gerson Goldhaber et François Pierre découvrent le méson D0 (quarks anti-up et charme). Les résultats expérimentaux concordent parfaitement avec les prédictions théoriques du Modèle Standard.
1976	Le lepton tau est découvert par Martin Perl et ses collaborateurs à SLAC. Ce lepton est la première particule de troisième génération observée.
1977	Leon Lederman et ses collaborateurs de Fermilab découvre un autre quark (et son antiquark) : le quark "bottom". Comme les physiciens considèrent l'existence de paires de quarks, cette découverte entraîne de facto la recherche d'un sixième quark : le "top".
1978	Charles Prescott et Richard Taylor observent l'interaction faible véhiculée par un Z0 dans la diffusion d'électrons polarisés sur du deutérium et constate une violation de la conservation de la parité, comme prévue par le Modèle Standard qui se trouve ainsi confirmé.
1979	A PETRA, un collisionneur du laboratoire DESY, à Hamburg, on met en évidence le gluon émis par un quark ou un antiquark initial.
1983	Les bosons intermédiaires W± et Z0 requis par la théorie électrofaible sont observés par deux expériences utilisant le synchrotron SPS du CERN, grâce aux techniques développées par Carlo Rubbia et Simon Van der Meer permettant des collisions protons-antiprotons.
1989	Des expériences effectuées au SLAC et au CERN prouvent qu'il existe trois (et seulement trois) générations de constituants élémentaires, en montrant que la demi-vie du boson Z0 est compatible avec l'existence de seulement trois neutrinos très légers (ou sans masse).
1995	Après dix huit ans de recherches auprès de nombreux accélérateurs, les expériences CDF et D0 à Fermilab découvrent le quark top, de masse 175 GeV. Personne ne comprend pourquoi cette masse est si grande par rapport à celle des cinq autres quarks.
1995 à aujourd'hui	Avec la découverte du sixième quark tant attendu (le quark top) en 1995, et l'ensemble des mesures de précision qui confirment de façon éclatante les prédictions du Modèle Standard, les physiciens des particules se tournent activement vers la dernière pièce qui semble manquer au puzzle: le boson de Higgs. La montée en énergie du LEP ou le futur collisionneur LHC du CERN permettront-ils la découverte de cette particule, "bouquet final" qui consacrerait le Modèle ? En attendant des preuves expérimentales, d'autres s'activent à trouver (quelques) failles dans ce modèle : comment expliquer les violations de symétrie observées par exemple ? D'autre part, des théories "au-delà du Modèle Standard", permettant une plus grande unification des interactions, suggèrent l'existence de nouvelles particules et s'appuient sur des neutrinos de masse très faible, mais non nulle.... 5 juin 1998 : la collaboration SuperKamiokande publie ses résultats sur les oscillations de neutrinos et conclut : le neutrino a une masse, très faible, mais non nulle, dont on ne connaît pas encore la valeur!! La physique du 21ème siècle est en route...

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