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Concept
Diffusion profondément inélastique
Résumé
La diffusion profondément inélastique est un processus de diffusion entre particules. Ce processus est notamment utilisé pour sonder l'intérieur des hadrons, et en particulier les nucléons, à l'aide d'un faisceau de leptons (électrons, muons ou neutrinos). Le lepton incident vient interagir avec une partie du hadron par l'intermédiaire d'un boson (par exemple un photon virtuel). Le terme « inélastique » provient du fait que l'interaction entre le lepton et le hadron est la plupart du temps inélastique, tandis que le terme « profondément » est lié à la grande valeur de l'impulsion transférée par le photon entre le lepton et le hadron (voir aussi le site ).
Ce processus a permis dans les années 1960 au SLAC la première mise en évidence de l'existence des quarks en tant que particules réelles, alors qu'ils n'étaient considérés jusque-là que comme des objets purement mathématiques. Le concept ressemble en partie à la diffusion de Rutherford de particules alpha sur une cible d'or.
Plusieurs variables peuvent être construites à partir des caractéristiques cinématiques (énergie et impulsion) des particules impliquées dans l'interaction. On utilise ici les quadri-vecteurs énergie-impulsion des particules, identifiés par k et k pour le lepton avant et après l'interaction, p pour le hadron avant l'interaction, et q pour le photon virtuel (voir la figure plus haut). L'intérêt de ces variables est qu'à la différence de ces quadri-vecteurs elles sont invariantes par transformation de Lorentz, c'est-à-dire que leur valeur ne dépend pas du réferentiel utilisé. On définit traditionnellement les variables suivantes :
cette variable est homogène au carré de l'énergie (unité usuelle GeV2), elle marque la virtualité du photon intermédiaire ( pour un photon réel). Avec certaines hypothèses, la valeur de cette variable indique l'échelle de l'interaction, qui est égale à . Traditionnellement une diffusion lepton-hadron est considérée comme étant une diffusion profondément inélastique si la valeur de Q2 est égale ou supérieure à 1 GeV2.
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