CHARBONNIER (Mathieu) CHARYK (Julien)

ECOLE DES MINES DOUAI
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CHARBONNIER (Mathieu)
CHARYK (Julien)
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Matière et Antimatière :
Comment l’infiniment petit permet-il d’expliquer la création de l’Univers ?
Promotion 2009 Année scolaire 2005-2006

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Remerciements
Nous tenons à remercier notre marraine d’étude bibliographique, Mme Nadine
Locoge, Enseignante-chercheur du département Chimie & Environnement pour sa
coopération et sa disponibilité.
Avertissement
Certaines sources, notamment des sites Internet ou l'ouvrage des frères
Bogdanov, controversés dans le milieu scientifique, et cités dans cette étude, peuvent
sembler refléter un manque de rigueur de notre part. Toutefois, afin de prévenir ces
abus, toute source « litigieuse » a soigneusement été vérifiée, ou n'a été utilisée que
pour en tirer un graphique, une représentation qui nous semblait pertinente des faits
admis par une grande partie de la communauté scientifique.
La physique des particules est un vaste domaine, qui n'a pas encore été pleinement
exploré et compris par les physiciens. Les découvertes à venir dans ce domaine sont
encore importantes, et permettront sans doute d'expliquer davantage les
phénomènes que l'on peut observer.
L'étude proposée n'est donc qu'une approche de ce sujet, telle qu'on peut le faire à
notre époque, d'après ce qui est admis par la communauté scientifique, ou ce qui est
prévu, mais non observé encore.
Il en va de même au sujet du Big Bang, qui n'est à ce jour qu'une théorie qui n'a pas
encore connu son aboutissement, car elle révèle encore certaines imperfections.
De plus, certains chapitres comme le Théorème de Noether peuvent sembler
superflus. Ils nous ont, toutefois, paru importants en raison de leur « poids » pour
l’avancée de la recherche, ou des connaissances.

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Sommaire
Remerciements - Avertissement..................................................................................3
Sommaire....................................................................................................................5
Résumé....................................................................................................................... 7
Abstract.......................................................................................................................9
Introduction ................................................................................................................. 11
I. Les constituants de l’atome ...................................................................13
I.1. Evolution du modèle atomique de l'Antiquité à nos jours ....................15
I.1.a. Les premières notions liées à la matière ..............................................15
I.1.b. Les progrès scientifiques aux XVIIème et XVIIIème siècles ......................15
I.1.c. Le XIXème siècle ou le triomphe de l'atome ...........................................16
I.2. Les différents modèles atomiques.......................................................17
I.2.a. Le modèle de Thomson........................................................................17
I.2.b. Le modèle de Rutherford......................................................................17
I.2.c. Le modèle de Bohr...............................................................................17
I.2.d. Le modèle actuel, de Schrödinger........................................................18
I.3. Les théories physiques actuelles ........................................................19
I.3.a. La physique relativiste..........................................................................19
I.3.b. La physique quantique .........................................................................21
I.3.c. Unification de ces deux théories...........................................................23
I.4. Du modèle standard aux propriétés des particules élémentaires........25
I.4.a. Introduction ..........................................................................................25
I.4.b. Le modèle standard et la classification des particules ..........................26
I.4.c. Les interactions fondamentales............................................................ 32
I.5. Les interactions particulaires et les limites du modèle standard..........34
I.5.a. Les lois de conservation.......................................................................34
I.5.b. La représentation (ou diagramme) de Feynman................................... 35
I.5.c. Les interactions entre particules...........................................................35
I.5.d. La désintégration du proton..................................................................38
I.5.e. Les limites du modèle standard............................................................41
II. Les accélérateurs de particules...................................................................43
II.1. Les accélérateurs linéaires..................................................................46
II.1.a. Les accélérateurs électrostatiques .......................................................46
II.1.b. Les accélérateurs de type Wideroë ou Alvarez.....................................47
II.2. Les accélérateurs circulaires...............................................................48
II.2.a. Cyclotron..............................................................................................49
II.2.b. Synchrotron..........................................................................................50
II.3. Large Hadron Collider (LHC)...............................................................52
II.4. Conclusion ..........................................................................................54