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	Sommaire de cette page >>> Atomes >>> Stabilité >>> Fermions – Matière >>> Bosons – Forces (luxon) >>> Graviton >>> Historique

PROPRIÉTÉS DES PARTICULES

La physique des particules est aussi appelée physique des hautes énergies. En effet, pour les observer il faut monter en énergie plus elles sont fugitives. Pour cela, les physiciens utilisent des accélérateurs de plus en plus gigantesques. À ce propos, les particules sont accélérées à des vitesses qui s'approchent de celle de la lumière pour bénéficier des effets de la relativité: le temps est ralenti, laissant la possibilité d'observer les particules les plus fugaces.

Nouvelle particule (mi-2015)

GLUINO: particule supersymétrique, partenaire du gluon.

Les chercheurs espèrent la trouver au CERN en utilisant le Grand Collisionneur de Hadrons nouvellement boosté. Particule qui pourrait expliquer la matière noire.

Source: Supersymetric glue: the search for gluinos – CERN

Autre présentation

Source : ScienceBlog –Have you found the last fundamental particle – 2014

Originale du Fermilab

ATOMES

Dimensions

Atome	Noyau	Électron
10^-10m	10^-15m	0 ou < 10^-18m
Rapport =>	100 000	100 millions

Volume: beaucoup de vide

Volume de l'atome: 99,9999999999999% de vide.

En supprimant le vide de l'atome, la Terre serait une sphère de 150 mètres de rayon au lieu de 6 000 km.

On peut pousser le raisonnement plus loin: le protons et les neutrons sont formés de quarks. Ce sont des particules sans volume. Le noyau est fait de vide. Et … l'atome est donc complètement vide !

Masse

Nucléon (proton ou neutron)	Électron
1,7 10^-27kg	9,1 10^-31 kg
99,97% de la masse d'un atome est dans son noyau.	1 836 moins lourd qu'un nucléon.

Suite en Masse

Atome d'hydrogène grossi mille milliards de fois (10¹²)

Fiction	Atome	Noyau (1 proton)	Électron (1 électron)
Diamètre	100 m	1 mm	< 1 µ
Masse (tonnes)		1 700 000	900

Voir Hydrogène

Particule ou onde: les deux à la fois …

À chaque particule est associée une onde.

Relation fondamentale de la mécanique ondulatoire:

= h / p

Onde de longueur d'onde

Particule de quantité de mouvement p

Liées par la constante de Planck h

Formule de Louis de Broglie.

Nature des particules

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les briques de bases ne sont pas des particules physiques, mais des champs. Comme le champ électrique ou magnétique. Un champ est réparti un peu partout dans l'espace et varie avec le temps.

Chaque particule est associée à son champ. L'électron est en fait un champ électronique, une sorte de fluide réparti dans l'espace. Ce que nous observons comme étant un électron est une perturbation dans le champ, une ondulation particulière.

Toutes les particules sont des ondulations de champ.

Ces champs peuvent être vus à la manière des montagnes où l'eau coule sur la ligne de plus grande pente. Il en va ainsi des interactions entre particules.

Every particle is actually a field. The universe is full of fields, and what we think of as particles are just excitations of those fields, like waves in an ocean. An electron, for example, is just an excitation of an electron field.

said Caltech theoretical physicist Sean Carroll

Par exemple, la radioactivité s'explique mieux en termes de champs. Les neutrons mutent en protons et les électrons en neutrinos. Il ne s'agit pas d'une métamorphose, mais simplement d'une excitation différente de champ, d'un échange d'énergie entre champs.

Le boson de Higgs est, en fait, un champ dont l'excitation se traduit par la prise de masse de la "particule".

Voir Champ de gravitation

D'après un texte de conférence de Sean Caroll (anglais)

STABILITÉ

Il n'y a, en tout et pour tout, que quatre particules stables dans le monde atomique:

Électron

Proton

Neutron

Photon

Il en existe des centaines d'autres particules, mais qui sont infiniment moins stables, se désintégrant soit presque instantanément après leur apparition, soit au bout d'un temps plus ou moins long.

La majorité des physiciens retiennent qu'au niveau ultime de la matière, les particules, identifiées comme fondamentales sont à la fois " élémentaires " et " composites ". Ces particules sont bien constituées d'éléments, mais ces éléments sont de même nature qu'elles.

Pour prendre une image, tout ce passe comme si une tarte aux pommes coupée en deux donnait deux nouvelles tartes aux pommes entières, absolument identiques à la tarte originale. Quelle que soit la façon de s'y prendre, il est impossible d'obtenir deux demi-tartes.

C'est la base de la théorie des quarks.

FERMIONS - PARTICULES de la MATIÈRE LEPTONS & QUARKS Toutes ces particules ont un spin de 1/2
Famille 1	Famille 2	Famille 3
LEPTONS
e – ÉLECTRON 0,511 MeV/c² Masse référence: 1 Charge -1	MUON (méson mu) 105,659 MeV/c² Masse: 200 Charge -1	TAU 1 784,2 MeV/c² Masse: 3500 Charge -1
NEUTRINO Électronique < 2,2 10^-6 MeV/c² Charge nulle Vitesse lumière	NEUTRINO Muonique < 170 MeV/c² Charge nulle Vitesse lumière	NEUTRINO Tauique < 15,5 MeV/c² Charge nulle Vitesse lumière
QUARKS
u UP 2,4MeV/c² Charge +2/3	c CHARM 1 270 MeV/c² Charge +2/3	t TOP ou truth 171 200 MeV/c² Charge +2/3
d DOWN 4,8 MeV/c² Charge -1/3	s STRANGE 104 MeV/c² Charge -1/3	b BOTTOM ou beauty 4 200 MeV/c² Charge -1/3

Voir Tableau synthétique

Note: Pour dernières mise à jour de ces valeurs (masses)
consultez Internet. Tableau ci-dessus: valeur connues en fin 2015

Commentaires

Le mot lepton signifie faible masse. Ce qui le cas de l'électron, mais la masse du lepton Tau est 3 500 fois supérieure à celle de l’électron.

Les masses sont données en électronvolts (eV), méga (MeV) ou giga GeV. En fait: MeV/c² et GeV/c².

Toutes ces particules forment la matière, ce sont des fermions. La première famille, la famille électronique, compose la matière ordinaire.

Les quarks u et d sont les constituants des protons et des neutrons.

L'électron est caractéristique du courant électrique.

Le neutrino est émis par les réacteurs nucléaires.

Les deux autres familles ne se rencontrent qu'au laboratoire.

En existe-t-il d'autres ? La théorie du Big Bang dit non.

BOSONS: PARTICULES VÉHICULES de FORCES
Sym.	Nom	Spin	Charge	Masse (GeV/c²)	Effet
	Photon	1	0	0	Électromagnétique Phénomènes électriques Vitesse de la lumière
W^+ W^-	Boson vecteur W	1	+1 −1	80,4	Interaction faible Désintégrations radioactives Lent, durée de vie courte (10^-24 s)
Z^0	Boson vecteur Z	1	0	91,2
g	Gluon	1	0	0	Interaction FORTE Colle les quarks Vitesse de la lumière
H^0	Boson de Higgs	0	0	> 112	Masse? Non observé
G	Graviton	2	0	0	Gravitation ? Non observé
	Photon Gluon Graviton	Sont des luxons: particules se déplaçant dans le vide à la vitesse de la lumière Leur masse au repos est nulle, mais le luxon n'est jamais au repos.

Commentaires

Il existe d'autres bosons, des bosons massifs formés de deux quarks: Pions, K, Ro et Oméga.

Et après?

Où s'arrêtera donc notre recherche des matériaux ultimes? Peut-être sur trois particules qui, à elles seules, semblent constituer l'Univers tout entier:

électron

quark U ( pour Up)

quark D (pour Down)

A elles seules, ces trois types de particules paraissent assurer toute la prodigieuse variété de la matière rencontrée dans la nature.

Graviton et boson de Higgs

Voir Bosons BEH / Gravitation / Masse (les deux types)

GRAVITON

Particule hypothétique messager de la gravité (boson / luxon). Interaction attractive de portée infinie. Masse nulle, spin égal à 2, se déplace à la vitesse de la lumière. Postuler son existence semble naturel du fait que pour les autres forces fondamentales, les interactions sont bien expliquées par la mécanique quantique. La théorie de la gravité quantique reste en échec pour le moment (2015). Le boson de Higgs qui expliquerait la masse des fermions est désormais observé. Est-il encore nécessaire de postuler l'existence du graviton? La théorie des cordes donne pourtant une place importante au graviton. Les physiciens pensent que réconcilier (unifier) la gravité et la mécanique quantique nécessiterait des observations à 10^-35 m alors que les meilleurs instruments actuels atteignent 10^-19m. Voir Échelle des objets infiniment petits

HISTORIQUE du nombre de particules
	Thalès	1	Eau (tout est eau).
	Empédocle	4	Air - terre - eau – feu.
	Démocrite	?	Atomes de formes diverses.
1803	John Dalton	1	Nécessité de l'atome.
1900	Chimistes	92	Éléments chimiques.
1910	Lord Rutherford	2	Atome = noyau et électrons.
		3	Puis le photon.
1930		4	Noyau = neutrons et protons.
aujourd'hui	matière	12	Quarks et leptons.
	mais, en fait	60	Particules: avec les bosons de jauge, les nuances des quarks et les antiparticules.

Antiparticules

Les antiparticules ont été imaginées dans le cadre de la théorie quantique des champs pour rendre cohérents les principes connus comme ceux de la mécanique quantique et ceux de la relativité.

À chaque particule est associée une antiparticule de même masse et de charge électrique opposée.

Toutes les antiparticules ont été effectivement détectées.

Selon Ettore Majorana en 1937, certaines particules seraient leurs propres antiparticules. Elles tireraient leur mase de leur interaction avec elles-mêmes. En 2014, l'équipe d'Ali Yazdani (Princeton) utilise un microscope à effet tunnel, ce qui leur a permis d'observer des excitations quantiques, des quasi-particules.

D'après La recherche décembre 2014

Voir L'homme émet de l'antimatière

Suite	Théories – Unification Autres pages Particules alpha, bêta et gamma Particules – Index Plus de 200 particules
Voir	Atomes dans l'univers Atomes lourds Cordes Effet Edison Éléments chimiques Masse des particules Mécanique quantique Planck
Livre	Higgs, le boson manquant – Sean Carrroll – Belin: pour la science – 2013
Site	Le boson de Higgs pour les nuls – Vidéo de quatre minutes qui explique simplement l'atome jusqu'au boson de Higgs.
Cette page	http://villemin.gerard.free.fr/Science/PaPartic.htm