Rishons : qu'est-ce que c'est ?

La théorie des rishons a été proposée il y a plus de 40 ans par le physicienphysicien israélien Haim Harari. Dans son cadre, les différents quarksquarks et leptonsleptons (comme l'électron et les neutrinos) sont tous des états composites de seulement deux particules véritablement élémentaires. Cela semblait naturel car il est désagréable que des particules de matière dites fondamentales soient au nombre de 12. Il faut bien sûr, pour rendre plus complète la théorie, introduire une force supplémentaire ou un mécanisme expliquant pourquoi les rishons ne semblent pas pouvoir exister à l'état libre mais restent confinés (comme les quarks dans les hadronshadrons avec la force nucléaire forte) dans les leptons et quarks.

Le physicien Hain Harari. © CC by-sa 3.0, Wikipédia

Les rishons, une particule hypothétique

Le mot rishon signifie « primaires » en hébreu. Il y a donc un rishon T, de l'anglais third, car il a une charge électrique de 1/3 e, ou encore Tohu qui signifie « informe » en hébreu et un rishon V de l'anglais vanishes (« disparaît »), car il est électriquement neutre, ou vohu qui signifie « vide », toujours dans la Genèse en hébreu.

Tous les leptons et toutes les 6 saveurs de quarks sontquarks sont ensuite classés en trois triplets de rishons. Ces groupes de trois rishons ont un spin 1/2 comme il se doit pour un fermionfermion. On a ainsi par exemple :

• TTT = antiélectron ;
• VVV = neutrino électroniqueneutrino électronique ;
• TTV, TVT et VTT = trois couleurs de quarks upquarks up ;
• TVV, VTV et VVT = trois couleurs d'antiquarks down.

Chaque rishon ayant bien sûr une antiparticule correspondante.

De la même façon que les atomesatomes peuvent posséder différents états d'énergieénergie et donc différentes massesmasses quand ils sont excités, les quarks du modèle standardmodèle standard devaient pouvoir être portés à des niveaux d'énergie plus élevés si on les fait entrer en collision à suffisamment haute énergie. Tout comme les atomes retombant dans leur état fondamentalétat fondamental en émettant des photonsphotons, ces états excitésétats excités devraient être instables et un quark q* doit redevenir rapidement un quark q ordinaire en émettant des particules. Un tel quark pourrait aussi se voir doter d'un moment cinétiquemoment cinétique supplémentaire avec un spin 3/2 puisque les rishons se trouveraient alors sur des états d'énergie différents, ce qui autoriserait les spins à s'additionner pour donner cette valeur totale.

On a tenté de découvrir ces états excités, ou des rishons à l'état libre, depuis des décennies... sans succès. La théorie des rishons a aussi été mise en lien avec des théories d'unification des forces comme celle proposée par le modèle dit de Pati-Salam, qui suppose lui aussi une sous-structure aux quarks et aux leptons, que Pati a appelé des préons.