Chapitre 10. Davantage de quarks ou charme, vérité et beauté

À première vue, l’introduction de la notion de couleur triplait le nombre de quarks, mais les quarks u « jaune », « rouge » et « bleu » pouvaient être considérés comme les différents états du même quark et rien n’empêchait donc de s’en tenir aux trois quarks, u, d et s, c’est-à-dire les trois « saveurs » de quark, comme les appelaient les physiciens. Ces trois saveurs ne furent pas longues à être rejointes par une quatrième. L’existence du quatrième quark fut suggérée par S. L. Glashow de Harvard et J. D. Bjorken de Stanford, peu après la publication du modèle des quarks et bien que les trois quarks expliquassent parfaitement l’existence de tous les hadrons connus dans les années 1960. Les premiers arguments en faveur d’un quatrième quark étaient d’ordre purement esthétique. Avant que ne fût conçu le modèle des quarks, on savait que les hadrons étaient très différents des leptons. Les hadrons étaient nombreux, ils avaient un diamètre approximatif de 10-15 mètre et une structure interne, comme le montraient les expériences de diffusion. Les leptons, quant à eux, étaient peu nombreux (jusque dans les années 1970, seuls quatre leptons étaient connus) ; il s’agissait de particules ponctuelles apparemment élémentaires. Tous les leptons avaient un spin 1/2 tandis que parmi les hadrons on pouvait trouver des particules de spin 0, 1/2, 1, 3/2, etc. Quand le modèle des quarks fut formulé, il devint immédiatement évident que les particules vraiment élémentaires étaient les leptons et les quarks et que ces deux types de particules présentaient des similitudes étonnantes…