Diffusion profondément inélastique

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.