NOMBRES - Curiosités, théorie et usages

 

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Sommaire de cette page

>>> Mesure de la masse

>>> Masse des particules

>>> BOSON de HIGGS et la masse des particules

>>> Masse du photon

 

 

 

 

 

 

 

MASSE des PARTICULES

 

Tentative de recensement de la masse de chacune des particules du modèle standard de la mécanique quantique.

 

 

1 électronvolt

eV/c²

= 1,783 10-36 kg

1 unité de masse des atomes unifiée
(unified atomic mass unit)

u

= 1/12 de la masse d'un atome 12C (carbone)

= 1,660538921(73) x 10−27 kilogramme

= 931,494 028 MeV/c²

Masse hydrogène = 1, 0079 u

Masse du carbone = 12 u

1 dalton

Da

= 1,66 10-24 g

= 1 u

 

 

MESURE DE LA MASSE

 

La masse se mesure aussi en électronvolt, ou plus exactement en eV/c², selon la célèbre équivalence énergie - masse.

 

Il faut une énergie de collision suffisante pour produite la particule. Mais aussi, plus une particule est lourde moins fréquemment elle est produite.

On comprend qu’il a fallu attendre longtemps (1994) pour observer le quark top et que la particule de Higgs (boson de Higgs, particule-dieu) n’ait pas encore été observée (2012). Cependant, en 2012 on est sûr qu'elle existe.

Annonce de sa découverte le 4 juillet 2012! >>>

 

 

 

 

MASSE DES PARTICULES

Rang

NOM

"Prénom"

Masse

 

 

en eV/c²

Spin

Vie

1

PHOTON

 

0

 

eV

0

1

Stable

2

GLUON

 

0

 

eV

0

1

Stable

3

GRAVITON

 

0

 

eV

0

2

Stable

4

NEUTRINO

Électronique

0,1

 

eV

1

1/2

Stable

5

NEUTRINO

Muonique

< 270

k

eV

270 000

1/2

Stable

7

QUARK

Up

300

M

eV

300 000

1/2

 

8

QUARK

Down

300

M

eV

300 000

1/2

 

6

ÉLECTRON

 

0,511

M

eV

500 000

1/2

Stable

9

NEUTRINO

Tauique

< 36

M

eV

36 000 000

1/2

Stable

10

MUON

 

105

M

eV

105 000 000

1/2

2 10-6 s

11

PION

Neutre

135

M

eV

135 000 000

0

10-16 s

12

PION

Plus

140

M

eV

140 000 000

0

3 10-8 s

13

PION

Moins

140

M

eV

140 000 000

0

3 10-8 s

14

KAON

Plus

494

M

eV

494 000 000

0

10-8 s

15

KAON

Moins

494

M

eV

494 000 000

0

10-8 s

16

KAON

Neutre

498

M

eV

498 000 000

0

5 10-8 à

10-10 s

17

QUARK

Strange

500

M

eV

500 000 000

1/2

 

18

PROTON

 

938

M

eV

938 000 000

1/2

stable

19

NEUTRON

 

940

M

eV

940 000 000

1/2

9 10-2 s

20

LAMBDA

 

1116

M

eV

1 116 000 000

1/2

3 10-10 s

21

SIGMA

Plus

1189

M

eV

1 189 000 000

1/2

8 10-11 s

22

SIGMA

Neutre

1193

M

eV

1 193 000 000

1/2

7 10-20 s

23

SIGMA

Moins

1197

M

eV

1 197 000 000

1/2

10-10 s

24

XI

Neutre

1315

M

eV

1 315 000 000

1/2

3 10-10 s

25

XI

Moins

1321

M

eV

1 321 000 000

1/2

2 10-10 s

26

QUARK

Charm

1500

M

eV

1 500 000 000

1/2

 

27

OMÉGA

 

1672

M

eV

1 672 000 000

3/2

10-10 s

28

TAU

 

1784

M

eV

1 784 000 000

1/2

3 10-13 s

29

D

Neutre

1865

M

eV

1 865 000 000

0

4 10-13 s

30

D

Plus

1869

M

eV

1 869 000 000

0

10-12 s

31

D

Moins

1869

M

eV

1 869 000 000

0

10-12 s

32

LAMBDA

C

2285

M

eV

2 285 000 000

1/2

2 10-13 s

33

B

Plus

4278

M

eV

4 278 000 000

0

10-12 s

34

QUARK

Bottom

4,5

G

eV

4 500 000 000

1/2

 

35

B

Moins

5278

M

eV

5 278 000 000

0

10-12 s

36

B

Neutre

5279

M

eV

5 279 000 000

0

10-12 s

37

W

Plus

79,81

G

eV

79 810 000 000

1

10-25 s

38

W

Moins

79,81

G

eV

79 810 000 000

1

10-25 s

39

Z

Neutre

91,175

G

eV

91 175 000 000

1

10-25 s

40

QUARK

Top

175

G

eV

175 000 000 000

1/2

 

41

HIGGS

 

125

G

eV

1 000 000 000 000

0

 

Voir Échelle des énergies (électronvolts)

 

 

BOSON de HIGGS et la masse des particules

 

*    Le boson de Higgs donnerait une masse non nulle aux bosons W et boson Z  (interaction faible). En gros, elle expliquerait la masse des particules telles les quarks.

 

*    En juillet 2012, le CERN confirme son existence.

 

Développements >>>

 

 

MASSE DU PHOTON

 

Interrogation légitime

 

La masse du photon est nulle.

 

*       Pourtant la lumière est déviée par les astres.

*       Elle est donc sensible à la gravitation.

*       Elle devrait avoir une masse aussi faible soit-elle.

*       Quid ?

C'est encore E = m.c² qui sévit !

 

*       Il s'agit du principe d'équivalence énergie - masse.

*       À toute énergie correspond une masse.

*       Enfin, c'est un tout petit peu plus compliqué, voyons cela !

 

Deux types de masse

*       On devrait dire:

 

La masse du photon au repos est nulle.

 

*       C'est cette affirmation qui est vraie.

*       Mais, le photon se déplace à la vitesse de la lumière.

*       Il possède une énergie proportionnelle à sa fréquence.

*       Un photon ultraviolet sera plus "lourd" qu'un photon visible, lui-même plus qu'un photon radio...

*       Une énergie dîtes-vous! Alors une "masse" et … par ce fait, il est sensible à la gravitation.

 

Référentiel

*       Une particule de masse nulle au repos se déplace à la vitesse de la lumière, quel que soit le référentiel choisi.

*       C'est-à-dire "quel que soit l'objet que l'on choisi comme étant fixe

*       C'est le cas du photon.

*       A l'inverse, une particule ayant une masse au repos non-nulle ne pourra jamais atteindre la vitesse de la lumière dans aucun référentiel.

 

La masse au repos est une caractéristique immuable pour une particule ou un objet donné.

 

*       Il y a donc une différence entre "masse au repos" et "masse", et cette dernière change avec la vitesse de l'objet. Masse n'est pas un bon terme et certains préfèrent conserver le terme d'énergie.

 

*       Pour les objets courants, cette différence est absolument négligeable, mais on peut accélérer certaines particules comme les électrons jusqu'à ce que leur masse augmente d'un facteur 100, ou plus.

 

Pour les spécialistes

*       L'équation à prendre en compte qui tient compte de la masse m et du moment p est, en fait

*       Cas du photon, avec m = 0

*       Cas d'une particule de masse m au repos, avec p = 0

*       Rappel de l'équation exacte qui permet de retrouver celle donnée ci dessus:
avec v la vitesse de l'objet
et c la vitesse de la lumière

 

 

E2 = m2 c4 + p2 c2

 

E = p . c

 

E = m . c2

 

 

 

Pourquoi la masse du photon est nulle

*       La théorie quantique serait alors fausse? Pourtant, ce modèle donne des résultats théoriques extraordinairement proches de la réalité.

*       La conservation de la charge ne serait plus assurée.

*       On aurait un léger changement sur la loi des forces électrostatiques en 1/d².

*       Le comportement du champ magnétique serait affecté.

*       Mais, il est vrai qu'il est quasiment impossible d'imaginer une expérience prouvant que la masse du photon est nulle.

*       Il faudrait montrer des anomalies de forces de moins de 3x10-27 eV.

 

 

 

 

 

 

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