Nombre leptonique

Le nombre leptonique est, en physique des particules, un nombre quantique invariant (tout comme le nombre baryonique) attribué aux particules et faisant l'objet d'une conservation lors d'une réaction nucléaire.

Le nombre leptonique $L$ d'un système est défini comme la différence entre les nombres de leptons et d'antileptons qu'il contient^[1]^,^[2] :

L=N_{\mathrm {\ell } }-N_{\mathrm {\bar {\ell }} }

Le nombre leptonique est aussi défini comme la somme de trois nombres quantiques — le nombre électronique, le nombre muonique et le nombre tauique^[3] — dits nombres leptoniques partiels^[3] :

L=L_{\mathrm {e} }+L_{\mathrm {\mu } }+L_{\mathrm {\tau } }

Valeur

Le nombre leptonique vaut +1 pour un lepton, -1 pour un antilepton et 0 pour toute autre particule. Il s'agit donc d'une quantité qui s'inverse lors de passage de la matière à l'antimatière.

Nombre leptonique des particules courantes
Nombre leptonique	+1	0	−1
Particules	Électron, muon, tauon et neutrinos	Quarks, baryons, mésons, bosons, etc.	Positon, antimuon, antitauon et antineutrinos

Conservation

Dans chaque réaction nucléaire, il y a conservation du nombre leptonique. Par exemple, le muon (nombre leptonique 1) se désintègre en :

neutrino muonique (nombre leptonique 1) ;
électron (nombre leptonique 1) ;
antineutrino électronique (nombre leptonique -1).

$\mu ^{-}\to \nu _{\mu }+e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

Soit $1+1-1=1$ : il y a donc conservation du nombre leptonique.

Perspectives de violation

Dans certaines théories candidates à la grande unification, il y a une non-conservation des nombres baryoniques et leptoniques.

Un signe de cette non-conservation serait la désintégration du proton. Pour le moment, cette désintégration n'a jamais été observée. Aussi, on attribue au proton une demi-vie supérieure à 10³⁰ années^[4] (de l'ordre de cent milliards de milliards de fois l'âge de l'Univers). Ce qui signifie que cette désintégration peut parfaitement être un phénomène possible, tout en étant trop rare pour avoir été observée.

Il existe cependant un phénomène violant les conservations, il s'agit de l'oscillation des neutrinos. Prédite par Bruno Pontecorvo, l'oscillation des neutrinos s'observe lorsqu'un neutrino est observé une première fois avec une certaine saveur (électron, tau, muon), puis à nouveau plus tard avec une saveur différente.

Notes et références

↑ Denegri et al. 2018, chap. 1^er, § 1.7, p. 28, n. 18.
↑ Kouchner et Lavignac 2018, tableau n^o 1.3, s.v.nombre leptonique.
↑ ^{a et b} Taillet, Villain et Febvre 2018, s.v.nombre leptonique, p. 509, col. 2.
↑ (en) H. Nishino et al., « Search for Proton Decay via p → e⁺ π⁰ and p → μ⁺ π⁰ in a Large Water Cherenkov Detector », Phys. Rev. Lett., vol. 102, n^o 14,‎ 8 avril 2009, p. 141801-141805 (DOI 10.1103/PhysRevLett.102.141801)

Voir aussi

Bibliographie

[Denegri et al. 2014] Daniel Denegri, Claude Guyot, Andreas Hoecker et Lydia Roos (préf. de Carlo Rubbia), L'aventure du grand collisionneur LHC : du big bang au boson de Higgs, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Une introduction à... », mars 2014, 1^re éd., 1 vol., XIV-315, 16 × 24 cm (ISBN 978-2-7598-0771-0, EAN 9782759807710, OCLC 878114380, BNF 43815913, SUDOC 177962232, présentation en ligne, lire en ligne).
[Kouchner et Lavignac 2018] Antoine Kouchner et Stéphane Lavignac, À la recherche des neutrinos : messagers de l'infiniment grand et de l'infiniment petit, Malakoff, Dunod, coll. « Quai des sciences », sept. 2018, 1^re éd., 1 vol., 230, 15,5 × 24 cm (ISBN 978-2-10-074673-6, EAN 9782100746736, OCLC 1057365721, BNF 45568617, SUDOC 230655688, présentation en ligne, lire en ligne).
[Taillet, Villain et Febvre 2018] Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Louvain-la-Neuve, De Boeck Supérieur, hors coll., janv. 2018, 4^e éd. (1^re éd. mai 2008), 1 vol., X-956, 17 × 24 cm (ISBN 978-2-8073-0744-5, EAN 9782807307445, OCLC 1022951339, BNF 45646901, SUDOC 224228161, présentation en ligne, lire en ligne), s.v.nombre leptonique, p. 509, col. 1-2.