Facteur de forme (physique des particules)

Les facteurs de forme, en physique des particules, caractérisent la répartition des charges d'une particule. Les capacités technologiques actuelles permettent d'accéder aux facteurs de forme électromagnétiques et faibles, par diffusion élastique.

Facteurs de forme électromagnétiques du nucléon

Facteurs de forme de Dirac et de Pauli

Les facteurs de forme de Dirac et de Pauli, respectivement notés $F_1^N(Q^2)$ et $F_2^N(Q^2)$ ($Q^2$ étant le quadrimoment transféré lors de la diffusion), où $N$ désigne le neutron ou le proton, constituent une paramétrisation du courant hadronique caractérisant l'amplitude de la diffusion.

Facteurs de forme de Sachs

Les facteurs de forme de Sachs, ou facteurs de forme électromagnétiques, correspondent à la transformée de Fourier dans le référentiel de Breit des distributions spatiales de charge électrique et de magnétisation du nucléon. Ils sont donc au nombre de quatre : $G_E^n(Q^2)$ et $G_M^n(Q^2)$ pour le neutron, et $G_E^p(Q^2)$ et $G_M^p(Q^2)$ pour le proton.

Ils sont définis à partir des facteurs de forme de Dirac et de Pauli :

$G_E^N(Q^2)=F_1^N(Q^2)-\frac{Q^2}{M_N^2}{F}_2^N(Q^2)$ ;

$G_M^N(Q^2)=F_1^N(Q^2)+F_2^N(Q^2)$.

Décomposition par saveur de quarks

Il est possible de décomposer les facteurs de forme sur les saveurs des quarks constituant les nucléons :

$G_{E,M}(Q^2)=\sum _q{Q}_q{G}_{E,M}^q(Q^2)$,

où $Q_q$ est la charge électrique du quark $q$.

Facteurs de forme faibles

Par analogie avec les facteurs de forme électromagnétiques, on peut définir des facteurs de forme similaires pour l'interaction faible. À ceux-ci s'ajoute un facteur de forme axial $G_A$ et un facteur de forme pseudoscalaire $G_P$, liés à la violation de parité par l'interaction faible.