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La physique des particules est la branche de la physique qui tudie les constituants
lmentaires de la matire et les rayonnements, ainsi
que leurs interactions. On lappelle aussi parfois physique des hautes nergies car de
nombreuses particules lmentaires, instables, nexistent pas ltat naturel et peuvent seulement
tre dtectes lors de collisions hautes nergies entre particules stables dans les acclrateurs de
particules.
Sommaire
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Historique o . Les grandes dates Classement des particules subatomiques o . Leptons,
hadrons et quarks .. Leptons .. Hadrons .. Quarks .. Gluons o . Existence de trois familles o .
Bosons et fermions o . Particules et antiparticules o . Interactions et champs .. Interaction
lectromagntique .. Interaction faible .. Interaction lectrofaible .. Interaction forte .. Interaction
gravitationnelle o . Tableau rcapitulatif Modle standard Principales interactions avec la matire
o . Particules charges .. Particules lgres lectrons, positrons .. Particules lourdes muons,
protons, alpha, pions o . Particules non charges .. Photons .. Neutrons .. Neutrinos
Production et dtection des particules Notes et rfrences Voir aussi o . Articles connexes o .
Bibliographie rcente
o
. Liens externes
Historiquemodifier
Lide que la matire se compose de particules lmentaires date au moins du VIe sicle av. J.C..
lpoque, elle reposait au fond sur lincapacit matriser la notion de continu voir les paradoxes
de Znon dle. La doctrine philosophique de latomisme a t tudie par les philosophes grecs, tels
que Leucippe, Dmocrite et picure. Bien quau XVIIe sicle, Isaac Newton ait pens que la matire
soit compose de particules, cest John Dalton qui, en , nona formellement que tout est
constitu datomes minuscules. Cette hypothse ne devint rellement scientifique qu partir du
moment o lon sut estimer la taille des atomes , Loschmidt , Lord Kelvin En , le premier
tableau priodique de Mendeleev permit daffermir le point de vue prvalant durant tout le XIXe
sicle que la matire tait faite datomes. Les travaux de Thomson tablirent que les atomes sont
composs dlectrons lgers et de protons massifs. Rutherford tablit que les protons sont
concentrs dans un noyau compact. Initialement, on pensait que le noyau tait seulement
constitu de protons et dlectrons confins afin dexpliquer la diffrence entre la charge et le
nombre de masse, mais ultrieurement il savra quil tait constitu de protons et de neutrons. Au
XXe sicle, les progrs de la physique nuclaire et de la physique quantique, avec les preuves
spectaculaires de la fission nuclaire et de la fusion nuclaire, donnrent naissance une
industrie capable de produire un atome partir dun autre, rendant mme possible mais non
rentable conomiquement la transmutation de plomb en or. Tout au long des annes et des
annes , une varit ahurissante de particules a t trouve lors dexpriences de collision un zoo de
particules. Cette expression perdit de son intrt aprs la formulation du modle standard dans
les annes , car le grand nombre de ces particules put tre conu comme rsultant de
combinaisons dun relativement petit nombre de particules fondamentales, encore que le
calcul des proprits des particules composes en soit encore ses balbutiements, et que les
nombreux paramtres du modle standard naient pas trouv dexplication satisfaisante pour
leurs valeurs.
Les grandes datesmodifier
Maxwell ralise dimportantes recherches dans quatre domaines la vision de la couleur, la
thorie molculaire, llectricit et le magntisme. Il arrive unifier les deux derniers par une thorie
unique, llectromagntisme. Cette thorie de Maxwell permet de dcrire la propagation des ondes
lumineuses dans le vide et den prdire un spectre de frquences thoriquement illimit. George
Stoney dveloppe la thorie de llectron et estime sa masse. Rntgen dcouvre les rayons X.
Becquerel dcouvre la radioactivit de luranium. Thomson dcouvre llectron et cre un modle o
latome est dcrit comme une entit de charge neutre contenant un noyau positif avec de petits
lectrons ngatifs. Marie et Pierre Curie sparent les lments radioactifs. Planck, afin dinterprter
les variations de couleur dun corps incandescent en fonction de la temprature, et de rsoudre
certains problmes mathmatiques lis ce problme, suggre un artifice le rayonnement est
quantifi pour chaque frquence, il est mis par paquets dnergie, de valeur, ou quantum,
dpendant de la frquence.
Einstein propose quun quantum de lumire, qui sera nomm en photon, se comporte comme
une particule. Les autres thories dEinstein expliquent lquivalence de la masse et de lnergie,
la dualit ondeparticule des photons, le principe dquivalence et la relativit restreinte. Hans
Geiger et Ernest Marsden, sous la responsabilit de Rutherford, envoient des particules alpha
sur une mince feuille dor et observent parfois de grands angles de diffusion, ce qui suggre
lexistence dun noyau positivement charg, petit et dense la collision est rare lintrieur de
latome. Rutherford conclut lexistence du noyau comme rsultat de lexprience de diffusion
alpha ralise par Geiger et Marsden. Bohr construit la thorie de la structure atomique base sur
des hypothses quantiques. Rutherford prouve lexistence du proton. Chadwick et E.S. Bieler
concluent quune force de grande intensit maintient le noyau uni, malgr la rpulsion
lectrostatique coulombienne entre protons. Compton dcouvre la nature quantique particulaire
des rayons X, confirmant que les photons sont des particules. de Broglie propose des
proprits ondulatoires pour les particules formant la matire. Pauli formule le principe
dexclusion pour les lectrons lintrieur dun atome. W. Bothe et Geiger dmontrent que lnergie et
la masse sont conserves dans les processus atomiques. Schrdinger dveloppe la mcanique
ondulatoire, qui dcrit le comportement des systmes quantiques pour les bosons. Born donne
une interprtation probabiliste de la mcanique quantique. Lewis propose le nom de photon
pour le quantum de lumire. Dcouverte de la dsintgration . Dirac propose son quation donde
relativiste pour llectron. Pauli suggre lexistence dun neutrino invisible, afin dinterprter
lapparente disparition de lnergie dans la dsintgration . Particules lmentaires, incluant llectron,
le proton, le neutron dans le noyau, le neutrino dans la dsintgration , le photon, quantum de
champ lectromagntique. Dcouverte du positron Anderson. Dirac ralise que le positron est
aussi dcrit par son quation. James Chadwick dcouvre le neutron . / Fermi formule sa thorie
sur la dsintgration interaction faible ex. . Yukawa formule son hypothse sur les msons La
force nuclaire est due lchange de particules massives, les msons. Dcouverte du lepton . Bien
quayant peu prs la masse prvue pour le mson de Yukawa, il na pas dinteractions assez
fortes avec la matire pour jouer ce rle. nonc de la loi de conservation du nombre baryonique.
/ Dcouverte du mson charg , le pion Powell, prdit en . Le est produit par la dsintgration . /
Thorie quantique de llectromagntisme QED Feynman, Schwinger et Tomonaga. Production
artificielle du . Dcouverte du .
Dcouverte dun troisime lepton charg. Existence des quarks et postule par GellMann et
Zweig. Dcouverte de lantiproton Chamberlain et Segr. Glashow. . Ceci est interprt en termes
dun nouveau nombre quantique. Classement des particules subatomiquesmodifier Article
dtaill Particule lmentaire. nonc de la thorie des interactions fortes entre particules colores
QCD. Dcouverte de la violation de CP dans les systmes par Cronin. Lee et Yang suggrent
que la force faible peut engendrer une violation de la parit. Mise en vidence dun gluon
DESY. conserv par les interactions fortes et lectromagntiques. Salam et Weinberg proposent
un schma dunification des forces lectromagntiques et faibles. Prdiction de lexistence des
gluons. . Dcouverte du pion neutre. lUniversit Stanford et Brookhaven. Cest pourquoi on ne
peut observer les quarks colors. Ltude de la dsintgration du au LEP CERN montre que le
nombre de neutrinos lgers GeV est limit . Dcouverte du tat excit du nuclon. le bottom . est
suggr. Le nombre quantique de la couleur est propos toutes les particules observes sont de
couleur neutre. Dcouverte du et du au CERN. Dcouverte dun cinquime quark. Dcouverte dun
sixime quark. Dcouverte dvnements en V dsintgration de particules et ayant une vie
moyenne trangement longue. Prdiction de lexistence du boson de Higgs et des bosons
lourds et . / Dcouverte de centaines de particules lmentaires Murray GellMann propose la
voie octuple SUpour classer toutes ces particules. au Fermilab. Les particules lmentaires
peuvent tre classes en diffrentes souscatgories en fonction de leur proprits. Preuve de
lexistence de neutrinos de masse nonnulle au SuperKamiokande. SLAC dtecte une structure
ponctuelle du nuclon. . le . Dcouverte de la violation de la parit dans les atomes de Co par
ChienShiung Wu et Amber. constituants qui pourraient tre la base du classement par SU.
Yang et Mills proposent les thories de jauge nonabliennes. des dizaines de fois plus massifs
que les particules lmentaires connues ce jour. Fitch. ltranget. Christenson et Turlay.
Dcouverte des deux neutrinos et . Un nouveau quark. Libert asymptotique postule.
Dcouverte du et de particules contenant un quark charm . au Fermilab. le top . Dcouverte du
mson charm et confirmation de lexistence du quark .
Les trois paires. familles ou gnrations de leptons connues sont . Interactions faibles. . laxe
horizontal I la composante disospin. . du grec mesos. llectron et son neutrino le muon et son
neutrino le tau et son neutrino Hadronsmodifier Les hadrons du grec hadros. notamment leur
masse. . lger. les particules sont reprsentes par les cercles roses. Absence dinteraction forte
ils ne portent pas de couleur. et les msons. Obissance la statistique de FermiDirac ce sont
des fermions. du grec barus. lourd auxquels on associe un nombre quantique spcial le
nombre baryonique essentiellement constitus de trois quarks. Ils peuvent tre classs en deux
groupes les baryons. . pais sont caractriss par les proprits suivantes . Constitution partir de
quarks. gros. . hadrons et quarksmodifier Leptonsmodifier Les leptons du grec leptos.
.Leptons. les cercles diviss en deux reprsentent les deux particules indiques en regard. . laxe
vertical. moyen responsables des interactions fortes rsiduelle entre hadrons. On en observe
plus de . orient vers le bas. . msons de spin et baryons de spin / sur ces figures. donne
ltranget S. Enfin. car ils sont composs dun quark et dun antiquark. Les hadrons ne sont donc
pas des particules fondamentales. qui diffrent par diverses proprits. et laxe oblique Q la
charge lectrique. Charges lectriques entires multiples de la charge de llectron. et leurs
symboles figure ct. non reprsentes sur ces diagrammes. Prsence dinteraction forte appele
rsiduelle pour la distinguer de linteraction forte de couleur liant les quarks et les gluons entre
eux. le contenu principal en quarks est indiqu lintrieur de chaque cercle . Charge faible les
regroupant en paires appeles doublets dinteraction faible. Voici les hadrons les plus
frquemment observs baryons de spin /. et auxquels on donne le nombre baryonique . ainsi
nomms parce que leurs masses sont relativement petites sont caractriss par les proprits
suivantes . Charges lectriques entires multiples de la charge de llectron. mais plutt des tats
lis de quarks.
se refltant notamment sur la diffrence de masse entre les deux lments centraux et . Ceci
correspond des proprits de symtrie entre les quarks composants.Premier nonet de baryons
Nuclons S Nonet de baryons spin / Octet tranget tranget Singulet tranget neutron et proton
Sigma Xi Lambda Ce nonet de baryons assez semblables se divise en un octet de et une
seule particule formant un singulet. .
. ce nonet de msons assez semblables se divise en un octet de et un singulet.Premier nonet
de msons tranget Nonet de msons spin Octet tranget tranget Singulet tranget kaons pions
antikaons ta A nouveau.
. . au nombre de quarks d. au nombre de quarks u. Ils possdent une charge faible et forment
des doublets dinteraction faible. . Ils interagissent fortement soumis linteraction forte . et le
troisime axe. ce sont des triplets par laquelle ils subissent linteraction forte. Ils portent des
charges lectriques fractionnaires. celui de ltranget S au nombre de quarks s.Premier dcuplet
de baryons tranget Dcuplet de baryons tranget spin / tranget tranget Delta Sigma excits Xi
excits Omega Ici. . . Quarksmodifier Les quarks sont les particules fondamentales qui
forment les particules observes. non trac. bissecteur entre les deux prcdents. une constante
prs. la symtrie entre les membres du dcuplet est plus frappante laxe de la charge lectrique Q
correspond bien. On leur associe aussi une charge de couleur couleurs possibles. Ils
obissent la statistique de FermiDirac ce sont des fermions.
Ceci rend les calculs mathmatiquement trs compliqus. On leur associe aussi une charge de
couleur couleurs possibles. Seules des combinaisons o toutes les couleurs se compensent
combinaisons blanches peuvent constituer des hadrons libres. On ne compte que huit
gluons. En . qui fait que lon ne peut pas les observer isolment. charm. En raison de lintensit
de linteraction forte. il semble que seuls des arguments de symtrie viennent appuyer cette
assertion. trange. . puisquils sont euxmmes colors. Gluonsmodifier Les gluons sont les
particules fondamentales qui assurent la cohsion des hadrons et des msons en liant les
quarks entre eux. ne pas confondre avec le nombre de couleurs portes par les quarks. les
quarks et gluons. Ils interagissent fortement porteurs de linteraction forte . ils peuvent tre
regroups en doublets qui sont des copies conformes. Quarks Q / up charme top Q / down
strange bottom Antiquarks Q / antiup anticharme antitop Q / antidown antistrange antibottom
De faon gnrale. mais galement entre eux. autre paramtre fondamental . . Ils ne possdent pas
dinteraction faible. sauf pour ce qui est de leurs masses. Ils obissent la statistique de
BoseEinstein ce sont des bosons. subissent le confinement de couleur. Comme les leptons.
cest un octet et ils subissent donc linteraction forte. . bottom aussi appel quark beaut pour
des raisons historiques et top. Ils sont lectriquement neutres. qui interagissent avec tous les
types ou saveurs de quarks. il en existe trois de chaque. on souponne que les familles de
quarks et leptons sont relies. bien que la thorie soit formellement connue.On compte six
types ou saveurs de quarks up. . tant colors. do le fait que les progrs sur larchitecture des
particules soient trs lents. Existence de trois famillesmodifier Lensemble des particules
lmentaires semble pouvoir se dcomposer en trois familles ce nombre de trois est un
paramtre fondamental du modle standard. down.
elle devient une solution dnergie positive. Il peut prendre des valeurs qui sont des multiples
de . et laisse sa place vacante. qui obissent la statistique de BoseEinstein. et dont toutes les
proprits charge lectrique. dsigns par les indices et est dcrit par une fonction donde qui est
antisymtrique sous lchange des particules . La mcanique quantique introduit la notion de
moment cintique intrinsque dune particule. sinon cette relation montre que leur fonction
donde serait nulle. Il dtermine galement le type de statistique auquel est soumise la particule.
Si lon apporte suffisamment dnergie une partie du vide reprsente par une de ces solutions.
Certaines solutions de lquation qui porte son nom apparaissent comme portant une nergie
ngative. Bosons Ce sont des particules de spin entier . La notion dantiparticule fut propose
par Paul Dirac en . Une antiparticule se caractrise donc par . ce qui est absurde principe
dexclusion de Pauli. par exemple sont opposes celles des solutions normales. En particulier.
Fermions Ce sont des particules de spin demientier qui obissent la statistique de FermiDirac.
Particules et antiparticulesmodifier Article dtaill Antiparticule. dsigns par les indices et est
dcrit par une fonction donde qui est symtrique sous lchange des particules . Le trou laiss
vacant par cette solution dnergie ngative apparat comme une particule dnergie
positive.Bosons et fermionsmodifier Articles dtaills Boson et Fermion. cestdire quun systme
de deux fermions identiques. Dirac interprta ces solutions ainsi en fait lespace vide est
lensemble de toutes ces solutions. le spin. deux fermions ne peuvent pas se trouver dans le
mme tat. Cest ce quon appelle une antiparticule. cestdire quun systme de deux bosons
identiques.
Par convention. sections efficaces typiques de m. ce qui nest utile que si on ne peut pas la
distinguer par sa charge. lorsquil y a un champ produit par une particule la position de la
particule . ex. on pourrait crire Interactions et champsmodifier La mcanique classique et la
thorie quantique des champs ont des approches diffrentes lorsquil sagit dcrire les
interactions. . Les manifestations typiques de linteraction faible sont La dsintgration du
neutron. lectromagntique. Celleci obit lquation donde dans les limites du principe dincertitude
de Heisenberg et Les tats transitoires sont appels virtuels. Interaction
lectromagntiquemodifier Article dtaill Interaction lectromagntique. Il obit aux lois de
conservation des nombres quantiques et de la quadriimpulsion. alors lnergie nest conserve
qu des carts prs. La capture dantineutrinos. une charge et des nombres quantiques opposs
ceux de la particule associe. . Par exemple. une masse et une dure de vie identiques celles
de la particule correspondante. couplage . Interaction faiblemodifier Article dtaill Interaction
faible. L interaction lectromagntique se caractrise par les proprits suivantes mise en jeu de
particules lectriquement charges. En mcanique classique. En thorie quantique des champs.
Les dsintgrations hadroniques peuvent passer par les interactions faible. . donc porte
consquence du principe dincertitude. cette dernire interagit avec la valeur de ce champ. ex.
lantiparticule est dsigne par une barre suprieure. mais leur caractristiques diffrent suivant le
mode de dsintgration . par exemple. un photon virtuel peut avoir une quadriimpulsion telle
que si est limit. ou forte. change de photons . temps dinteraction et/ou vies moyennes
typiques de s. linteraction est interprte comme un change de quanta.
donc porte R m toujours le principe dincertitude. aucune des deux. Cest aussi un exemple
dunification de forces faible et e. la thorie de GlashowWeinbergSalam se ramne la thorie des
interactions faibles de Fermi . Mais basse nergie. Les interactions lectromagntique et faible
lectrofaibles sont unifies dans le modle de GlashowWeinbergSalam . Linteraction forte doit
conserver S et I. Interaction fortemodifier . couplage faible lchelle des protons . la symtrie est
brise et les deux forces apparaissent bien distinctes. change de bosons W courants chargs
et Z courant neutre. et est la vie moyenne ou dure des interactions.Interactions Raction
faibles lectromagntiques fortes / s s . section efficace de m.. m. Les ractions faibles sont
caractrises par une amplitude de probabilit de la forme Amplitude gW/q MW. celui de spin
isotopique. temps dinteraction et/ou vie moyenne typique de s. cestdire des particules ayant
une charge faible. Interaction lectrofaiblemodifier Linteraction lectrofaible est linteraction qui
unifie llectromagntisme et linteraction faible. ou de quarks qui changent de saveur. s o est le
changement du nombre quantique dtranget. Do la possibilit pour lune ou pour lautre de
dominer le processus. Les interactions faibles mettent en jeu un couplage faible gW et
lchange des bosons de jauge W et Z. la constante de Fermi . Dans la limite q . o les
interactions impliquant quatre particules sont ponctuelles et de force GF. mais pas I. Le
modle de GlashowWeinbergSalam a lavantage sur la thorie de Fermi dtre renormalisable.
mW GeV.Z o q est le carr de la quadriimpulsion transfre par lchange du quantum.
llectromagntique S. Les interactions faibles sont alors caractrises par les proprits suivantes
mise en jeu de neutrinos. et la faible. cestdire davoir un comportement calculable haute
nergie aux masses des W et Z et audessus.
Les interactions fortes sont caractrises par les proprits suivantes change de particules
portant une charge de couleur quarks et/ou gluons. boson dinteraction de spin correspond
une fluctuation quantique de la mtrique. le graviton.. une thorie quantique gravitationnelle
devrait possder les caractristiques suivantes impliquer tout ce qui possde une nergiemasse
et qui donc modifie la mtrique de lespacetemps tenseur nergieimpulsion. temps dinteraction
et/ou vie moyenne typique de s. avoir un couplage trs faible au niveau subatomique le
couplage typique entre deux protons est GGNmp/. bien que la thorie des supercordes soit un
bon candidat la gravitation quantique boucles cependant ne propose pas dunifier la
gravitation avec les autres interactions du modle standard. au niveau fondamental.Article
dtaill Interaction forte. L interaction forte est frquente dans les collisions de hadrons haute
nergie. masse nulle du graviton. les interactions entre quarks et gluons. la gravitation ayant
une porte infinie. confinement des quarks et gluons. libert asymptotique. Elle implique. On
les retrouve par exemple dans la collision dont la dure est denviron s. couplage trs fort s.
Interaction gravitationnellemodifier Article dtaill Interaction gravitationnelle. porte effective de
R m en raison du confinement. section efficace typique de m. Tableau rcapitulatifmodifier
particules fermions lmentaires lectron Chargs leptons Neutrinos muon tauon lectronique
muonique tauonique quarks Charge / up charm . Il nexiste pas actuellement une thorie de la
gravit quantique satisfaisante du point de vue de la phnomnologie. Par contre.
top down Charge / strange bottom/beauty photon bosons de jauge bosons Int. forte
Interaction faible Boson Z Boson W Boson W gluon
Gravitation graviton bosons hypothtiques Int. l.faible boson de Higgs particules composes
hadrons nuclons lgers Autres neutron proton Delta Lambda Sigma Xi Omega LambdaC
SigmaC XiC OmegaC LambdaB pion ta rho phi
S baryons fermions hyprons S S S baryons charms C S S Baryons bottom msons bosons
Lgers B S
S Charms
kaon
Apparent Mson D Cach Mson J/
Bottom
Apparent Mson B Cach Mson upsilon
et bien dautres
Modle standardmodifier
Ltat actuel de la classification des particules lmentaires sappelle le modle standard. Il dcrit
les forces fondamentales fortes, faibles, et lectromagntiques en utilisant des bosons
mdiateurs connus sous le nom de boson de jauge. Les bosons de jauge sont respectivement
les gluons, les bosons W et Z et le photon. Le modle contient galement particules
fondamentales qui sont les constituants de la matire les quarks et les leptons, et leurs
antiparticules. Il prvoit aussi lexistence dun type de boson connu sous le nom de boson de
Higgs, mais qui na pas encore t observ en .
Principales interactions avec la matiremodifier
Selon leur nature et leur nergie, les particules interagiront diffremment avec la matire. Ces
interactions sont les suivantes
Particules chargesmodifier
Particules lgres lectrons, positronsmodifier
Bremsstrahlung rayonnement de freinage, dominant audel de MeV. Diffusion inlastique avec
les atomes cortge lectronique. Diffusion lastique avec les noyaux. Rayonnement
Tcherenkov. Ractions nuclaires faible contribution.
Particules lourdes muons, protons, alpha, pionsmodifier
Diffusion inlastique avec les atomes type dinteraction dominant. Diffusion lastique avec les
noyaux peu dnergie transfre, car les particules sont plus lgres que le noyau. Rayonnement
Tcherenkov. Ractions nuclaires. Bremsstrahlung.
Particules non chargesmodifier
Photonsmodifier Contrairement aux particules charges qui dposent leur nergie de manire
continue le long de leur trajectoire, les interactions des photons sont localises. Lorsquils
traversent un milieu, les photons traversent une certaine distance sans tre affects puis
dposent brutalement de lnergie par les interactions suivantes
Effet photolectrique. Diffusion Compton. Production de paires . Ractions nuclaires faible
contribution.
La probabilit de produire une interaction est constante le long de la trajectoire, et par suite le
nombre de photons survivants dcrot en srie gomtrique exponentielle le long de la distance
parcourue. La fraction des photons qui subsistent aprs avoir travers une distance x est ex o
est le coefficient dabsorption, exprim en cm. Cest la somme des coefficients dabsorption des
diffrentes interactions pour les divers composants du matriau. Labsorption peut tre paramtre
plus commodment par le coefficient dattnuation massique / exprim en cm/g, sensiblement
indpendant de la densit du matriau absorbant, et ne dpendant plus que de sa composition.
Neutronsmodifier
Diffusion lastique Diffusion inlastique Capture nuclaire Ractions nuclaires n, n, n, , n, xn, n,p
Fission nuclaire.
Neutrinosmodifier
interactions lectrofaibles cration de leptons. Trs faibles basse nergie, elles croissent vite en
fonction de lnergie.
Production et dtection des particulesmodifier
Les tudes sur les particules ont dbut par ltude des rayonnements mis par les substances
radioactives, et avec des dtecteurs de particules portatifs ou de table permettant de dtecter
plusieurs particules lmentaires TPN. Pour dtecter dautres particules, il faut modifier le niveau
dnergie. On a eu tout dabord recours lobservation des rayons cosmiques, en altitude pour
diminuer la dgradation cause par la traverse de latmosphre. Ceci a permis damliorer
substantiellement les dtecteurs, car il fallait augmenter leur surface, compte tenu du faible
nombre de rayons cosmiques intressants. On sest alors tourn vers la construction des
acclrateurs de particules, fournissant un faisceau homogne et bien calibr de particules
dont on a progressivement su augmenter le niveau dnergie. situ prs de Palo Alto. afin dtudier
les interactions des particules ainsi produites. situ sur la frontire francosuisse. le DESY
Deutsche Elektronen Synchrotron. prs de Genve. Son installation principale est le Relativistic
Heavy Ion Collider. Son installation principale est PEPII collisions dlectrons et de positrons.
Son installation principale est HERA. en Allemagne. un grand collisionneur de protons.
Sommaire masquer Historique Le diagramme de Livingston . Le Laboratoire national de
Brookhaven. situ Hambourg. ils communiquent de lnergie aux particules On en distingue
deux grandes catgories les acclrateurs linaires et les acclrateurs circulaires. De nombreux
autres acclrateurs de particules existent. En dautres termes. De trs nombreux petits
acclrateurs linaires sont utiliss en mdecine radiothrapie antitumorale. Paralllement. ou BNL.
un grand collisionneur dlectrons et de positrons aujourdhui dmantel. qui se chargent de la
construction des dtecteurs spcifiques au genre dexprimentation souhait. aux tatsUnis. o lon
provoque des collisions entre des lectrons ou des positrons et des protons. Une centaine
seulement sont de trs grosses installations. le Fermilab ou FNAL Fermi National Accelerator
Laboratory. le SLAC Stanford Linear Accelerator Center. mis en service en septembre dans
lancien tunnel du LEP. Son installation principale est le Tevatron collisions de protons et
dantiprotons. Actuellement. o lon tudie des collisions entre des ions lourds tels que des ions
dor et des protons. ainsi que le LHC. un acclrateur circulaire desservant le LHC ainsi que
plusieurs expriences. les expriences de physique des particules sont menes par des quipes
en collaborations internationales. situ prs de Chicago. situ Long Island. Les machines
lectrostatiques de type industriel composent plus de du parc mondial des acclrateurs
industriels dlectrons. les dtecteurs ont progress. Ses quipements principaux sont le Super
Proton Synchrotron. En . et les installent auprs dacclrateurs construits galement par des
collaborations internationales puissantes. Les acclrateurs de particules sont des instruments
qui utilisent des champs lectriques et/ou magntiques pour amener des particules charges
lectriquement des vitesses leves. il y avait plus de acclrateurs dans le monde. le LEP. aux
tatsUnis. nationales ou supranationales CERN. aux tatsUnis. Les principaux sites
dacclrateurs internationaux sont le CERN Organisation Europenne de Recherche Nuclaire.
Circulaires o . alors que pour les lectrons. Le Comit International pour les futurs acclrateurs
o . Dans les annes . Les acclrateurs lectrostatiques o . Mais ltude de latome et surtout de
son noyau ncessite de trs hautes nergies. La source des particules charges tait varie.. Le
Vivitron de lIReS Les acclrateurs de demain o . Alternatives Bibliographie Rfrences Voir
aussi o . Linaires o . Les astroparticules rayons cosmiques ont permis des dcouvertes
majeures mais leur nergie est trs variable et il faut aller les chercher en altitude o elles sont
moins rares et plus nergtiques. Perspectives . Liens externes Historiquemodifier En . Les
dcharges dans les gaz produisent des ions. Acclrateurs linaires de physique fondamentale ..
Le Super Collisionneur Supraconducteur SSC o . Section efficace et luminosit Constructeurs
o . Acclrateurs synchrotrons o . il apparat vident quune tude plus approfondie de la structure
de la matire allait ncessiter des faisceaux plus nergtiques et plus contrls de particules.
Applications Discipline Caractristiques communes Les acclrateurs rectilignes ou linaires Les
acclrateurs circulaires Les machines rayonnement synchrotron Les anneaux de stockage
Les collisionneurs o . Les autres acclrateurs Les apports de la supraconductivit Liste
dacclrateurs Les checs ou les projets abandonns o . ISABELLE Intersting Storage
Accelerator Belle o . Le potentiel la surface nuclaire crot dun million de volts pour lhydrogne
ordinaire millions pour luranium. Les particules provenant des radiolments naturels sont trop
peu nombreuses et peu nergtiques pour pntrer la barrire de potentiel du noyau des lments
les plus lourds. Collision lastique et collision inlastique o . le physicien Ernest Rutherford
transforma des atomes dazote en isotopes datome doxygne en les bombardant avec des
particules alpha engendres par un isotope radioactif naturel. il tait possible dutiliser lmission
par un fil chauff ou dautres systmes. Articles connexes o . Lnergie E dune particule dans .
Ainsi.U. Bien sr. les synchrotrons protons. lacclrateur lectrostatique. les cyclotrons dont le
cyclotron isochrone et le btatron. les champs lectriques et magntiques sont utiliss pour
acclrer et diriger les particules et le vide pouss permet que les particules acclres ne soient
pas ralenties suite des collisions avec dautres particules prsentes dans le tube cylindrique au
sein duquel circule le faisceau. qui choisit de dvelopper une machine partir de lantique
lectrostatique.un champ lectrique correspond au produit de sa charge q multipli par la
tension U du champ E q. Finalement. chaque machine peut tre associe aux dcouvertes
historiques quelles ont permises. La classification des acclrateurs de particules peut suivre
lhistorique des technologies employes par exemple. anneaux de collision protons. Plusieurs
systmes furent proposs. La course au million de volts avait commenc. lune des meilleures
ides fut dveloppe par Robert Jemison Van de Graaff. une premire solution possible tait
essentiellement dacclrer les particules dans un tube vide soumis une trs haute tension. Des
impulsions priodiques supposent le maintien dun certain synchronisme avec la particule
acclre qui dcrit naturellement une ligne droite une trs grande vitesse. John Cockcroft et
Ernest Walton. en . E. accomplirent la premire dsintgration russie du noyau par des
particules lectriquement acclres. lectrons. les machines tandem . les acclrateurs linaires
hyperfrquences. les synchrotrons dont le synchrocyclotron. Les principaux composants
ncessaires pour acclrer les particules sont les champs lectriques et magntiques et un vide de
bonne qualit . les autres tels que Ernest Orlando Lawrence avec son cyclotron choisirent une
voie compltement diffrente renonant obtenir dun coup les ou MeV ncessaires pour pntrer
tous les noyaux Ernest Orlando Lawrence pensa atteindre ces nergies par des impulsions
lectriques alternatives successives. utilisrent un multiplicateur de tension laide dun montage
compliqu de redresseurs et de condensateurs montage Greinacher.O. Expos au muse des
sciences de Londres En Angleterre. . Lawrence a rsolu simultanment les deux problmes. qui.
Ctait un lment dun acclrateur. . En employant un puissant lectroaimant dans lentrefer duquel
les particules sont confines par le champ magntique luimme. Le gnrateur CockcroftWalton
tait un multiplicateur de tension fait de condensateurs et de redresseurs. les anneaux des
collisions anneaux lectronpositron. Construit en par Philips Eindhoven. Sans aucun doute.
ne suit donc pas lextrapolation. a t recalcule comme si lnergie des particules observes tait le
rsultat dune collision avec un proton au repos. physicien spcialiste des acclrateurs de
particules. lnergie des collisionneurs. de lnergie et de lespace et du temps.
Applicationsmodifier Lacclrateur de particules AGLAE utilis pour lanalyse non destructive de
pices de muse. Les acclrateurs ont des applications aussi varies que la physique nuclaire
production de neutrons. On constate un net flchissement des performances qui indique
peuttre un premier signe de fatigue de la discipline. exploration et comprhension des
composants lmentaires de la matire. Il montre la croissance exponentielle de lnergie des
faisceaux acclrs.Les acclrateurs peuvent tre classs selon lnergie basses nergies de MeV
moyenne nergies de MeV hautes nergies plus de GeV et audel du TeV Tera lectronvolt eV.
pour la recherche fondamentale sur les particules lmentaires des hautes nergies . On peut
les appeler circulaires . Laxe vertical a t tendu TeV. on les appelle rectilignes ou linaires . .
TeV TeV. mdecine. a tabli ce diagramme dans les annes . Plus simplement. on gagnait un
facteur tous les ans dans lnergie des collisions ralises. Pour comparer les diffrents
acclrateurs. on aurait atteint TeV ds . qui sexprime dans le centre de masse. Si lvolution stait
maintenue. Le diagramme de Livingstonmodifier Stanley Livingston. Le caractre fondamental
de nombreux acclrateurs modernes est la prsence dun champ magntique enroulant les
trajectoires sous forme de cercles ou de spirales. Le cot par eV dnergie du faisceau est rduit
dun facteur par priode de ans. CERN. Le LHC Large Hadron Collider. Dautres acclrent en
ligne droite. Dautres classifications sont possibles selon les applications de lacclrateur
industrie. Ce diagramme classique est modifi laxe horizontal a t tendu aux annes . Dans le
pass. recherche fondamentale. ces trs grandes machines des XXe et XXIe sicles peuvent tre
classes selon la gomtrie des trajectoires de lacclration linaire ou circulaire.
scintigraphies. ions lourds Faisceaux dlectrons Gravure des circuits intgrs Irradiation des
aliments Strilisation Spectromtrie de masse par acclrateur Datation Application des
acclrateurs pour la recherche Recherche Mthodes Acclrateurs Synchrotrons. ils servent
acclrer des faisceaux de particules charges lectrons. positons. Tandem. Linac Matire
condense et physique des Diffraction. Physique atomique Collisions atomiques cyclotron. le
milliard dlectronvolts GeV eV. La physique des hautes nergies ou subnuclaire ou des
particules lmentaires se dfinit justement partir du GeV et audel. Physique des matriaux Van
de Graaff Tandem spectromtrie de masse . Matire condense structure et Diffusion de
neutrons Linac proton proprits magntiques Cristallographie des protines. le domaine mdical.
pour le traitement des cancers par radiothrapie . Lnergie des particules ainsi acclres se
mesure en lectronvolts eV mais les units sont souvent le million MeV eV. Radiothrapie anti
tumorale lectrons. Physique des particules Collisions collisionneurs protons ou lectrons
Acclrateurs dions lourds synchrotron. protons. Tandem. Domaine Recherche en physique
Mdecine Mdecine Electronique Scurit alimentaire Archologie Applications gnrales des
acclrateurs de particules Mthodes Buts recherchs Exploration de la matire voir Faisceaux
nergtiques de particules tableau suivant Production de radioisotopes Imagerie. synchrotron
IR. En physique fondamentale. des Rayonnement Biologie. activation. X proprits
magntiques. chimiques dichrosme circulaire magntique. ions pour les faire entrer en collision
et tudier les particules lmentaires gnres au cours de cette collision. spectroscopies
dabsorption. laser chimique et biochimique lectrons libres Analyse par activation. UV.
traceurs Irradiations rayons X. Physique nuclaire Collisions noyaunoyau cyclotron. mous.
protons. Linac Acclrateurs dions lourds synchrotron. le domaine militaire. chimie virus. X durs
et lectroniques des matriaux spectroscopies de photomission. gamma. cintique synchrotron.
imagerie. Rayonnement surfaces structure de la matire. en particulier pour la simulation des
armes nuclaires. antiprotons.
paragraphe prcdent La discipline. simulation numrique. ou les diffrentes sessions de lcole
des acclrateurs du CERN. Mcanique. Diagnostic Interaction particulesmatire. En plus de la
physique qui lui est propre. lectronique HF. le guidage du faisceau le long de lacclrateur laide
de dflecteurs lectrostatiques ou magntiques. Elle est reprsente et anime en France par une
division la Socit Franaise de Physique et en Europe par un groupe lEuropean Physical
Society. ionique. antiparticules comme lantiproton et le positron. de la source la cible et dans
un vide pouss Production et mission des particules charges par exemple grce une cathode
ions proton ou lectrons en gnral. la focalisation du faisceau pour empcher sa divergence
lentilles lectrostatiques ou magntiques. la Joint Universities Accelerator School. statistiques.
transport. traitement du signal.. partir du niveau master . dynamique
hamiltonienne.Disciplinemodifier Ltude et la conception des acclrateurs de particules est une
discipline extmement riche car au confluent de nombreuses physiques et technologies de
pointes Source de particules Physique atomique. automatisme. Dynamique des faisceaux
relativit. supraconductivit. Hautes tensions Electrotechnique. organisent de nombreuses
confrences et workshops confrences. ltonnante varit des applications des acclrateurs permet
ses physiciens de ctoyer de nombreuses communauts de chercheurs cf. Citons. . possde
une dimension internationale. utilisant des procds techniques divers champs lectriques
continus ou alternatifs haute frquence. lacclration proprement dite ventuellement par
plusieurs sections successives. cinmatique. thermique. Ces entits. remplissant diverses
fonctions. la physique et technologie des acclrateurs est enseigne. Contrlecommande
informatique. par exemple. lectronique BF. de par les projets gigantesques quelle engendre.
Japon. un master de luniversit Parissud .. En France.. Chine. Structures acclratrices et de
transport Techniques du vide. Caractristiques communesmodifier Tous les acclrateurs de
particules sont constitus de plusieurs sousensembles successifs. par quelques universits ou
organismes europens. Russie. Radioprotection Physique nuclaire. en collaboration avec les
autres socits savantes trangres USA. interaction particulesmatire. lectromagntisme..
linjection dans le tube cylindrique vide dair o les particules seront acclres. des plasmas.
Chambre de lacclrateur Techniques du vide et de lultravide.
en passant travers une faible quantit de matire petite section de gaz ou feuille de mtal ou de
carbone trs mince. des microcristaux et des plus grosses molcules. complexes. et il est peu
commode de les loger dans une lectrode haute tension. Le principal inconvnient porte sur la
plus forte difficult produire des ions ngatifs avec un excs dlectrons que des ions positifs avec
un dfaut dlectrons. Mais les sources dions multichargs sont. o systme de collimation
galement pour les applications mdicales. par exemple les acclrateurs lectrostatiques Une
haute tension statique est applique entre lectrodes produisant ainsi un champ lectrique
statique o Les multiplicateurs de tension combinaison en cascade de condensateurs et de
redresseurs de type Greinacher ou Cockcroft et Walton permettent dobtenir des hautes
tensions qui ont les caractristiques des machines proprement lectrostatiques Singletron . La
source dions et la cible sont toutes deux la masse ou sol. Les ions les plus lourds peuvent
atteindre des nergies finales de plusieurs centaines de MeV.Pour accrotre lnergie tension
constante. en gnral. La cible peut tre un autre faisceau. en lectronvolts. Les acclrateurs
rectilignes ou linairesmodifier On trouve plusieurs techniques dacclration. on ne peut
quaugmenter la charge lectrique. Lnergie finale vaut alors neV si n est le nombre de charge
de lion positif final. o Le gnrateur lectrostatique le plus typique est le gnrateur de Van de
Graaff la diffrence de potentiel est de quelques MeV MeV pour les acclrateurstandem de
type Vivitron ou Laddertron ou Pelletron. Dans ce type de machines. des virus. la haute
tension est produite comme suit des charges sont dposes sur une courroie isolante lextrmit
du tube acclrateur. Lacclration sous quelques centaines de keV fournit des longueurs
dondes adaptes aux dimensions des cellules. Les ions positifs ainsi forms sont acclrs par la
tension V. o cible paisse ou mince. Pour des protons en dmarrant avec une source dions H.
lnergie finale est le double de celle permise par une machine classique avec une source de
protons. enfin la prparation du faisceau de particules son utilisation o dflecteurs qui dplacent
le faisceau dans la direction voulue. Lacclrateur lectrostatique tandem apporte une solution
ce problme. Lnergie acquise par les particules est gale. mtallique destine produire des
rayons X de haute nergie notamment pour les applications mdicales. Les ions ngatifs charge
e produits par la source sont acclrs jusquau milieu du tube potentiel V. o Le microscope
lectronique est le plus connu des acclrateurs lectrostatiques. . o dtecteurs des particules. au
produit de leur nombre de charge par la diffrence de potentiel entre leur lieu de production
source et leur lieu dextraction. o raccordement un autre acclrateur recherche en physique
des particules. Ils traversent un plucheur dlectrons stripper. Tandetron de HVEE.
le champ magntique varie pendant lacclration. Longueur mtres. ils sont apparus ds avec
lacclrateur linaire de Widero. les charges sont ensuite rcupres lautre extrmit de lacclrateur. et
maintenant dvelopps comme lments de grands collisionneurs linaires. Au contraire. Mc
Millan et V. cestdire lintensit du champ lectrique acclrateur. considrablement rduit. les
acclrateurs linaires radiofrquences de type Widero ou Alvarez . on obtient lquivalent dun
acclrateur rectiligne ayant. non pas des kilomtres. En revanche ils ont de nombreux
avantages. En France. Les acclrateur linaires ne permettaient pas. le plus grand acclrateur
linaire au monde est celui de Stanford aux tatsUnis voir le Centre de lacclrateur linaire de
Stanford. Les sources alternatives Haute Frquence utilises sont presque toujours des
klystrons tubes amplificateurs hyperfrquences dont la puissance de crte peut atteindre MW.
Les acclrateurs circulairesmodifier Ce sont les acclrateurs circulaires qui dtiennent le record
dnergie. On distingue ainsi deux types dacclrateurs circulaires . Actuellement. elles
reviennent courant vers leur source travers un pont de rsistance qui produit la tension. mais
des milliers de kilomtres de longueur. Courant de crte MA. la gomtrie est ouverte . Veksler.
Les synchrotrons sont donc. Les acclrateurs linaires sont plus anciens que les acclrateurs
circulaires . dans les synchrotrons E. Les particules sont acclres par impulsions successives
convenablement synchronises sans avoir isoler des diffrences de potentiel quivalentes
lnergie finale. mais le champ lectrique est de haute frquence. les trajectoires sont des
spirales ce sont le cyclotron E. initialement. la courroie est entraine par un moteur source
dnergie. Couramment appels LINAC lments disposs en ligne droite la trajectoire des
particules est toujours rectiligne. Ils sont souvent utiliss comme injecteurs de faisceaux dans
les grandes structures collisionneurs circulaires. on a construit Orsay en Essonne un
acclrateur linaire et son Anneau de Collision ACO dont lnergie tait de lordre du GeV. nergies
maxima GeV . et un aimant massif et o. repris par Sloan et Lawrence aux tatsUnis. et le
synchrocyclotron conu Berkeley en . Lnergie reue par mtre de trajectoire. au dbut des annes
. par suite. En effet. On distingue encore deux types selon quil sagit acclrateurs dions basses
nergies ou dlectrons haute nergie. Il est facile de comprendre pourquoi. Puissance de crte
par klystron MW. Parmi les circulaires on distingue dabord ceux qui emploient un champ
magntique fixe. de telle sorte que celleci a lieu sur un cercle invariable et que llectroaimant
annulaire est. nergie gale. GeV avec cavits Haute Frquence de stockage. nombre de
Klystrons . les acclrateurs permettant davoir des orbites de trs grand rayon. En enroulant la
trajectoire. de produire des faisceaux daussi grande nergie que les acclrateurs circulaires.
pour des raisons conomiques. La puissance norme transporte par le faisceau MW continu
pose des problmes technologiques. Lawrence. cestdire que lon peut envoyer ou extraire le
faisceau facilement et un faisceau de flux lev pourra tre transport avec les technologies
actuelles. Le faisceau en passant dans une suite de cavits o rgne un champ lectrique
alternatif va pouvoir atteindre une nergie de quelques centaines de MeV. est limite par des
facteurs physiques et techniques.
Contrairement au cyclotron. formateur et pluridisciplinaire. La lumire synchrotron
rayonnement synchrotron fait lobjet de demande de temps daccs en forte croissance dans
tous les pays du monde. Les synchrotrons ont permis dobtenir des preuves exprimentales
dlments fondamentaux comme les quarks. Llectroaimant du synchrocyclotron au centre de
protonthrapie dOrsay les synchrotrons Article dtaill Synchrotron. Les machines rayonnement
synchrotronmodifier Article dtaill rayonnement synchrotron. Aujourdhui un synchrotron mme
de troisime gnration est un trs grand instrument banalis. Lorsquun synchrotron fait tourner
des faisceaux dlectrons. Ils sont utiliss dans les collisionneurs actuels. Ils peuvent acclrer
des particules charges. Dans ce type dacclrateur. plus la frquence du signal alternatif appliqu
sur lintervalle doit augmenter. Un des premiers synchrotrons. le Bvatron Berkeley.
Historiquement. Plus lnergie augmente. le GANIL Grand acclrateur national dions lourds situ
Caen est constitu de deux cyclotrons isochrones. en particulier en France. Les trajectoires
des particules sont des spirales. servit dmontrer lexistence de lantiproton. Lacclration est
ralise par un champ lectrique rsonnant. accessible. lnergie possible est limite par le
rayonnement inhrent au mouvement circulaire des lectrons. Ces machines ont permis de
dcouvrir de nombreuses particules lmentaires. sont constitus dun seul aimant de courbure
dont le diamtre peut atteindre plusieurs mtres. partag. les particules circulent sur la mme
trajectoire presque circulaire lintrieur dune srie daimants de courbure. des ions lourds mais
pas les lectrons. le champ magntique augmente au fur et mesure que lnergie des particules
augmente. pour maintenir lacclration constante. le champ magntique nest pas appliqu sur
toute la surface circulaire. Il y a ceux qui acclrent les lectrons comme le LEP et ceux qui
acclrent les protons comme le SPS. mais uniquement sur la circonfrence. Le courant
alternatif est appliqu seulement sur lintervalle et non sur tout le parcours des particules. les
cyclotrons Article dtaill Cyclotron. Afin de maintenir les particules sur la mme trajectoire. qui
crot trs vite et dissipe . En France. le cyclotron a permis la dcouverte de plusieurs particules
fondamentales.
utilises par un nombre important de mthodes danalyse de la lumire. dautre part. ultraviolet
du vide. anneaux de stockage dlectrons ont t construits pour paramtrer et utiliser ce
rayonnement. Le Synchrotron SOLEIL Source optimise de Lumire dnergie intermdiaire du
Lure est le second site dun synchrotron de troisime gnration en France. Les trois plus grands
synchrotrons gnrateurs de lumire synchrotron sont le SPring GeV Hyogo. Le rayonnement
des synchrotrons de troisime gnration est mille milliard de fois plus brillant que les rayons
mis par des quipements de laboratoire comme les tubes rayons X. dont lintensit. dans ltude
de la matire vivante. dans lequel les lectrons tournent fois par seconde une vitesse proche
de celle de la lumire. Anneau de stockage de particules ACO dOrsay . Essonne. Grenoble.
Des dispositifs scientifiques onduleurs.lnergie reue par les particules. . sur le plateau de
Saclay. en microlithographie des circuits intgrs. et. Dans les acclrateurs dlectrons. De
rayonnement photonique parasitaire J. GeV. France. Ces machines sont constitues dune
part dun injecteur et dun anneau de stockage dune circonfrence de cent plusieurs centaines
de mtres. Blewett. Cette radiation lectromagntique est connue sous le nom de
Bremsstrahlung dans le cas dun tube rayons X. en chimie. de lignes de lumire et de postes
exprimentaux priphriques qui utilisent la lumire mise par les lectrons lors de passage dans
des aimants de courbure ou des chicanes magntiques wigglers et onduleurs places sur leur
trajectoire. rayons X. et lESRF European synchrotron radiation facility. GeV. Le Synchrotron
SOLEIL est compose de deux acclrateurs un acclrateur linaire et un acclrateur circulaire
booster et dun anneau de stockage. Japon. rayons gamma permettent une exploitation en
physique. lumire dnomme rayonnement synchrotron. Les anneaux de stockage peuvent faire
office de collisionneurs lorsque les faisceaux stocks sur des orbites spares sont mis en
interaction par courtcircuit de la haute tension lectrostatique de sparation . Les synchrotrons
produisent des ondes magntiques de toutes longueurs donde. Les anneaux de
stockagemodifier Ils servent mettre en attente et renforcer les faisceaux de particules qui
seront injectes dans lacclrateur collisionneur. le spectre lumire visible. lAPS Advanced
Photon Source. la lumire synchrotron est devenue dsirable. Argonne. USA. polygone de m
de primtre. des cavits rsonantes acclratrices fournissent lnergie perdue par le rayonnement
synchrotron ou synchrotronique.
Les anneaux de stockage intersection Intersecting Storage Rings . Le seul et unique
exemple fut lHERA. Il faut des milliers de bouffes pour former un faisceau stock. Les
faisceaux de protons se croisent en ou points. La mcanique quantique met en relation cette
longueur donde avec lnergie des particules entrant en collision plus lnergie est haute. car la
densit des particules dans le faisceau dun acclrateur est beaucoup plus faible que la densit
des noyaux dans une cible fixe. Le gain dnergie utile est considrable. La clbre quation Emc
gouverne lnergie de collision E requise pour produire une particule de masse m. plus courte
est la longueur donde. proton contre antiprotons. il faut donc disposer de courants acclrs trs
intenses. Pour provoquer des collisions entre des bouffes dlectrons et des bouffes de
positrons. le Tevatron . LAnneau de Collision dOrsay ACO a fonctionn du dbut des annes
jusquen . Les lois de la mcanique quantique permettent de dcrire les particules la fois par
leur trajectoire physique et par leur fonction donde. le LHC. linjection des deux types de
particules durait environ une demiheure. ions contre ions. La plupart des objets qui intressent
les physiciens des particules lmentaires aujourdhui nexistent pas ltat libre dans la nature . ils
doivent tre crs artificiellement en laboratoire. Ils ont permis dobserver la production de
particules grande impulsion transverse. Si la longueur donde de la particule sonde est
courte. le LEP. hadrons contre hadrons protons contre protons. Il y a une autre raison
lutilisation des hautes nergies. Les collisionneursmodifier Les machines de pointe actuelles
sont des collisionneurs. Deux faisceaux dlectrons et de positrons peuvent y circuler
simultanment. Exemples le RHIC . lectrons contre protons. Le choc de front dans le centre
de masse de deux faisceaux de particules libre toute lnergie cintique acquise lors de
lacclration. . le LHC pourra galement faire entrer en collision des ions lourds au sein de
lexprience ALICE. taient un exploit technique mais les rsultats de leur physique nont pas t la
hauteur. Plusieurs des particules les plus intressantes sont si lourdes que des nergies de
collision de centaines de GeV sont ncessaires pour les crer. Lanneau de stockage peut
fonctionner en anneau de collision. ce qui a conduit au dveloppement des techniques de
stockage et daccumulation des faisceaux. Les ISR CERN. les particules taient injectes la
cadence dune dizaine de bouffes par seconde. Au total. ISR permettent de stocker dans
deux anneaux spars un seul type de particule. En fait pour comprendre et consolider les
thories actuelles il faut aller audel du TeV en construisant des acclrateurs permettant la
physique Terascale. Exemples le SLAC . la matire peut tre examine une chelle extrmement
petite. Il y a quatre catgories de collisionneurs lectrons contre positrons. Pour obtenir un taux
dinteraction dcelable. Pour examiner la structure intime des constituants du noyau atomique
les acclrateurs doivent acclrer les particules audel de GeV. Il sagit dun synchrotron dont on
garde le champ magntique constant. Exemples le SPS . Cela ne va pas sans difficults.
Il a servi dinjecteur au Large Electron Positron LEP et servira Large Hadron Collider LHC.
Le lieu de construction ainsi que les technologies employes nont pas encore t dtermins le
Technical Design Report nest attendu que pour . XXIe sicle qui utilisera largement la
supraconductivit. chacune ayant lnergie E. Les acclrateurs linaires permettent de choisir
entre les protons et les ions lourds de plomb. Les pracclrateurs sont le PS Proton
Synchrotron et le SPS Super Protron Synchrotron. le collisionneur et les expriences au LHC
en . une nergie beaucoup plus faible que lnergie du projectile. lnergie dans le centre de
masse sera gale E. il permettra. Les expriences principales sont reprsentes en jaune sur le
collisionneur. avec un proton au repos gnre. Le systme des pracclrateurs. La diffrence est
que les collisionneurs produisent des collisions directement entre deux faisceaux de
particules acclrs en sens inverse et non plus sur une cible fixe. entre et . La proportion
dnergie vraiment utilisable dcroit avec lnergie des projectiles. Si on fait entrer en collision
deux particules de directions opposes. Au CERN. le Super Proton Synchrotron SPS atteint
des nergies de GeV. et non pas une fraction comme dans les expriences cible fixe des
acclrateurs classiques. Un tel choc permet dutiliser toute lnergie produite. Linvention des
collisionneurs permet de surmonter la baisse de rendement lie aux lois de la mcanique
relativiste des acclrateurs quand lnergie crot. sont galement envisages des collisions lectrons
contre ions. Le collisionneur linaire lectrons . par exemple. Le Proton Synchrotron Booster
nest pas reprsent. Genve.positons de Stanford LILC International Linear Collider est en voie
dtude XXIe sicle. Avec le Large Hadron Collider du CERN. Circulairesmodifier Ces
acclrateurs collisionneurs sont semblables aux synchrotrons dans le sens o les particules
circulent galement le long dune trajectoire circulaire de rayon invariant. dans le systme du
centre de masse.Par ailleurs. Le choc entre un proton acclr. dexplorer la matire audel de nos
connaissances . Linairesmodifier Les collisionneurs linaires lectronslectrons.
Une partie de lnergie a t transforme en masse. Son unit est le barn b. Deux LINAC de
kilomtres de long se feront face. fb femtobarn. Van de Graaff et ses collgues crrent en
lHVEC High Voltage Engineering Corporation. La qualit dun collisionneur produire des
collisions sappelle sa luminosit.actuelles et des possibilits des acclrateurs actuels. En
Suisse. b cm. pressuriss en air pour alimenter des injecteurs de cyclotron. Les faisceaux
entreront en collision fois par seconde. la place ou en plus des particules incidentes. Section
efficace et luminositmodifier La probabilit dune interaction lors de la collision entre deux
particules sappelle sa section efficace dimension dune surface L. pb picobarn. Les
processus rares ou trs rares sexpriment en sous multiples du barn b microbarn. Haefely
dveloppa des gnrateurs multiplicateurs de tension. existence des supersymtries. de la
vitesse de la lumire. Les faisceaux dlectrons et de positrons atteindront chacun . La SAMES
construisit et commercialisa des gnrateurs Felici de MV et A jusqu ce quils soient dtrns par
les gnrateurs courants redresss. Des acclrateurs lectrostatiques dlectrons et dions. La nature
des collisions lILC devrait permettre de complter les questions souleves par des dcouvertes
du LHC matire sombre. les deux particules incidentes sont conserves. MeV entrrent en
production. Elle se mesure en cm. Dans le centre de masse seules les directions des
particules ont chang.s. La production dacclrateurs lectrostatiques Tandem commena en . En
France la fin de la seconde Guerre mondiale. Aprs une collision inlastique. les cavits
acclratrices supraconductivit opreront une temprature proche du zro absolu. La demande fut
telle quune filiale europenne commena une production aux PaysBas sous le nom de HVEE
High Voltage Engineering Europa. Chaque faisceau contiendra milliards dlectrons ou de
positrons comprims dans une section de trois nanomtres. Par exemple le Large Hadron
Collider aura une luminosit de cms en rgime nominal. seules leurs impulsions sont modifies.
Nol Felici Grenoble commena construire des gnrateurs lectrostatiques cylindre fonctionnant
dans lhydrogne. Aprs une collision lastique. nb nanobarn. Constructeursmodifier Les
acclrateurs lectrostatiquesmodifier La production commerciale des acclrateurs courant
continu a dbut la fin des annes avec les sries de machines CockcroftWalton construites par
Philips Eindhoven. J. Au rendezvous des collisions. La haute luminosit dun collisionneur est
aussi importante que la haute nergie dans la recherche dvnements rares. En URSS la
production dacclrateurs courroie commena en Lningrad . avec des nergies de . . La somme
vectorielle des impulsions est conserve. Le systme du centre de masse est celui o les deux
particules initiales ont des impulsions gales et opposes. dautres particules sont cres.
Collision lastique et collision inlastiquemodifier Le systme du laboratoire est celui o le
dispositif exprimental est au repos.
Institut de recherche en lectrophysique Efremov. Des acclrateurs lectrostatiques simples MV
et un Tandem vertical de MV furent conus en URSS et exports en Finlande, Chine et ailleurs.
En , Radiation Dynamics Inc. construisit des gnrateurs multiplicateurs de tension de type
Dynamitron imagins par Cleland, pour alimenter des acclrateurs dlectrons et dions. Ray Herb
remplaa la courroie des Van de Graaff par un systme de charge par chane alternant lment
en nylon et lments en acier le systme Pelletron. En , il fonda NEC National Electrostatics
Corporation qui construisit des acclrateurs verticaux et horizontaux pour la recherche et la
physique nuclaire. On lui doit le Pelletron de MV de Oak Ridge record mondial dans cette
classe dacclrateurs lectrostatiques. En Purser, chez General Ionex Corporation, commena
fabriquer de petits acclrateurs tandem pour la recherche en utilisant le systme invent par
Cleland. Sous le nom de Tandetron et Singletron, ces machines fondes sur des gnrateurs
courant continu sont maintenant fabriques par HVEE. En , Letournel Strasbourg cra
VIVIRAD lorigine de la fabrication du VIVITRON.
Les autres acclrateursmodifier
Lhistoire des constructeurs des cyclotrons et des synchrotrons reste crire. Les grands
quipements ont fait lobjet dune coopration o lon trouve les noms de General Electric,
Siemens, la Compagnie gnrale de radiologie, Alsthom, Mitsubishi, Kraftanlagen, Argos. Dans
les applications mdicales radiothrapie les petits acclrateurs linaires sont construits par Varian
Clinac Varian Linear accelerators, Siemens, Elekta, OSI Oncology Services International,IBA
Ion Beam Application LouvainlaNeuve, Belgique. Les km dlectroaimants du LHC sont bobins
avec km de cble supraconducteur. Ce cble est produit, depuis lan , dans quatre usines en
Europe, une au Japon et une aux tatsUnis. Au total, quatre entreprises sont impliques dans
cette production Alstom, European Advanced Superconductors, Outokumpu et Furukawa.
Les apports de la supraconductivitmodifier
Cbles dalimentation des expriences du CERN en haut, les cbles du LEP en blanc, les cbles
du LHC, supraconducteurs mme puissance. Un des progrs technique les plus importants des
annes a t la maitrise des supraconducteurs destins aux aimants et aux cavits acclratrices.
Certains mtaux refroidis une temprature proche du zro absolu C perdent alors toute rsistivit
lectrique, ce qui permet dy faire circuler sans perte des courants levs. Fabriquer des
lectroaimants supraconducteurs a t une suite de difficults lies au quenching le champ
magntique peut
altrer la supraconductivit et donc le mtal supraconducteur. Les lectroaimants doivent
atteindre Teslas Gauss pour tre utiliss dans les acclrateurs. Le but a t atteint avec le
Tevatron grce un anneau daimants supraconducteurs. La supraconductivit peut rduire la
consommation lectrique des cavits radiofrquences, surtout dans les collisionneurs
lectronspositrons, o lnergie se dissipe en chaleur presquautant quelle est communique aux
particules . La supraconductivit est aussi utilise pour la fabrication des cavits acclratrices
radiofrquence qui permettent de stocker et damplifier le champ lectrique destin acclrer le
faisceau de particules charges. Pour pouvoir obtenir des champs acclrateurs de lordre de
MV/m presque MV/m prs de la surface il faut injecter une onde radiofrquence dans la cavit.
Des courants de lordre de A/m circulent sur la surface interne la cavit et provoquent un
chauffement des parois. On ne pourrait pas obtenir de champs aussi levs en continu avec un
conducteur normal les parois se mettraient fondre En radiofrquence, la rsistance dun
supraconducteur nest pas rigoureusement nulle, mais elle reste environ fois plus faible que
celle du cuivre, do lintrt principal de cette technologie pour les cavits acclratrices. Mais ce
nest pas le seul avantage lutilisation de cavits supraconductrices influence aussi le design de
lacclrateur et la qualit des faisceaux obtenus par exemple leurs formes plus ouvertes
facilitent lalignement du faisceau quand celuici doit se faire sur plusieurs dizaines de km,
cela devient un argument consquent.
Liste dacclrateursmodifier
Article dtaill Liste des acclrateurs en physique des particules. Voir la liste mise jour
rgulirement par ELSA, institut de physique, universit de Bonn Allemagne. Les sites
gographiques
Le Tevatron au Fermilab Chicago
Lacclrateur de particules du Weizmann Institute of Science, Isral.
lment de lacclrateur DESY tatsUnis Brookhaven, Cornell, Stanford, Fermilab
Tevatron au Fermilab Chicago .U. Synchrotron protons de TeV aimants supraconducteurs
Collisionneur protonsantiprotons. A permis la mise en vidence du quark top en GeV RIA la
Michigan State University .U. SLAC Stanford. Lacclrateur de particules de , km de long situ
sur le site est le plus long acclrateur linaire au monde. .U. ILC Stanford RHIC Upton, New
York .U. Site officiel
Europe
UNILAC au GSI Darmstadt Allemagne DESY Hambourg Allemagne Hadron Electron Ring
Accelerator ou HERA Hambourg Allemagne PETRA Hambourg Allemagne LAL Laboratoire
de lAcclrateur Linaire, Orsay, France VIVITRON Strasbourg France Arrt dactivit en . ESRF
Grenoble France Site officiel
GANIL Caen France Site officiel Synchrotron Soleil SaintAubin Essonne France Large
Electron Positron ou LEP au CERN Genve Suisse Large Hadron Collider ou LHC au CERN
Genve Suisse AGOR cyclotron KVI Groningen PaysBas Nuclear Research Institute Rez plc
Rpublique tchque Cyclotron isochrone protons Russie et Bilorussie UNK Serpoukhov VEPP
Novosibirsk Joint Institute for Power and Nuclear Research. Les travaux ont commenc en
mais en les aimants supraconducteurs ne se sont pas montrs aussi puissants quil aurait
fallu. Japon KEK High Energy Physics and Accelerator quotKohEneKenquot Tsukuba Japon
Linac TRISTAN Tokyo Core KAERI Korea Atomic Energy Research Institute KAERI
Rpublique de Core Acclrateur linaire proton MeV. Le projet est abandonn en juillet par le
dpartement de lnergie. Le Super Collisionneur Supraconducteur SSCmodifier . Linac et
anneau de stockage de mtres de diamtre. Cest le retard de la mise au point de ces aimants
supraconducteurs qui ont amen la faillite du projet. Les checs ou les projets
abandonnsmodifier ISABELLE Intersting Storage Accelerator Bellemodifier Anneau de
stockage et collisionneur protonproton qui devait tre oprationnel au Laboratoire national de
Brookhaven BNL. La dcouverte en des bosons W et Z au CERN a diminu ensuite lattrait du
projet ISABELLE en. mA ITEP Institute for Theoretical and Experimental Physics Fdration de
Russie Synchrotron protons de MeV Chine Pkin BEPC Beijing Electron Positron Collider.
mA. Minsk Bilorussie Gnrateur lectrostatique KeV mA PNPI Petersburg Nuclear Physics
Institute Fdration de Russie Synchrocyclotron protons MeV .
seul en course pour relever le dfi de la confirmation exprimentale de lexistence du boson de
Higgs. est maintenant lobjet de collaborations entre les spcialistes des plasmas. ceux des
lasers et dautres branches de la physique. Lexploitation du Vivitron a pris fin en . Donc la
courroie de charge avait une longueur de mtres et allait dun bout lautre du tank. En . . en
principe. Le cahier des charges na pas t rempli. une meilleure distribution du champ lectrique
grce des lectrodes disposes judicieusement.Dune circonfrence de kilomtres sur une aire de
Waxahachie au Texas ce collisionneur de hadrons. Le Congrs amricain dcida dabandonner
le projet en en raison du cot prohibitif de la ralisation et peuttre de leffondrement de lUnion
sovitique. plusieurs quipes ont entrepris de rechercher de nouvelles techniques dacclration
des particules. Le Vivitron de lIReSmodifier Le Vivitron a t concu par Michel Letournel dans
les annes . tonnes de SF. Lide de base. le montage entre et . tait un Van de Graaff Tandem
dont la tension maximale avait t porte millions de volts. fut incorpore dans le projet dun
acclrateur lectrostatique. Les prouesses techniques taient prometteuses. kilomtres de tunnel
taient creuss fin . la tension maximale atteinte a t de millions de volts comme dans les projets
similaires aux tatsUnis et en GrandeBretagne. Le Centre de recherches nuclaires de
Strasbourg avait une exprience solide en matire dacclrateurs lectrostatiques de diverses
nergies. La science des acclrateurs qui tait jusqu prsent lapanage des laboratoires
constructeurs. Les acclrateurs de demainmodifier Le Comit International pour les futurs
acclrateursmodifier Le problme financier devient dautant plus sensible que la taille des
acclrateurs tend crotre dmesurment. aprs diffrents dveloppements originaux mens son
initiative sur un acclrateur Van de Graaff Tandem de type MP au sein du Centre de
Recherches Nuclaires de Strasbourg. Le dernier acquis. mtres. Ce Van de Graaff tandem
diffrait des plus grandes machines de ce type par sa structure mcanique interne. La
distribution uniforme du champ lectrique tait obtenue par un systme de portiques quips
chacun de lectrodes discrtes. Le site est actuellement inoccup. la suite des rflexions de
lICFA. Les tudes ont commenc en . les dimensions impressionnantes longueur de tank de
mtres. le Large Hadron Collider. diamtre au centre du tank . devait transporter des faisceaux
de TeV pour contribuer la mise en vidence du Boson de Higgs. au dbut des annes .
surnomm Desertron. La construction a commenc en et . le Vivitron. dune tension maximale
de millions de volts. Il a t prsent pour la premire fois au laboratoire national dOak Ridge USA
lors dune confrence internationale en . Cet abandon laisse son concurrent europen. le
fonctionnement tait fiable MV. ralise partir de longerons horizontaux de grande longueur en
composite poxyfibre de verre et de plots radiaux en poxy charge dalumine.
cavits supraconductrices qui fonctionneront C. qui utilisera des cavits acclratrices en cuivre.
est le Compact LInear Collider CLIC. Allemagne par le projet de supercollisionneur linaire
TESLA TeraElectronvolt Energy Superconducting Linear Accelerator. GeV GeV dnergie
disponible chaque collision. qui consiste utiliser un faisceau de faible nergie et de haute
intensit faisceau pilote pour crer un faisceau haute nergie et de faible intensit faisceau
principal. Lacclrateur linaire du CERN qui succdera au LHC. Une deuxime voie est reprsente
par le projet CLIC. acclrateur linaire protons de GeV qui serait intgr au centre de lanneau du
Tevatron. Le projet CLIC vise une nergie de TeV. Le projet X est un modle rduit mtres de
lILC. et notamment les dtecteurs. les lasers lectrons libres LEL. Il adopte un concept appel
acclration deux faisceaux . Les physiciens amricains Fermilab envisagent des collisions de
muons et des usines neutrinos. des progrs tant attendus sur les onduleurs. Le projet TESLA
est un acclrateur linaire de kilomtres de long. le champ acclrateur est limit quelque MV/m
cause de claquage des parois pour des champs plus importants. loptique des lignes de
lumire. Laprs LHC collisionneur circulaire est reprsent au DESY Deutsche Elektron
Synchrotron. et linstrumentation. collisionneur linaire eeentirement supraconducteur.de km
de long. lvolution technique des synchrotrons est loin dtre acheve. en quelque sorte
lquivalent dun transformateur lectrique. LInternational Linear Collider ILC concurrent de CLIC
est plus avanc mais moins puissant que lui sa technologie est plus matrise. LILC souffre
cependant du dsengagement des gouvernements britanniques et amricains. Prvu pour les
annes collisionneur linaire ee. ce qui rduit la taille de lacclrateur. prpar par le CERN mais en
retard sur TESLA. De nouvelle perspectives existent en termes de machines drives des
actuels synchrotrons mais complmentaires.Perspectivesmodifier Acclrateurs linaires de
physique fondamentalemodifier La notion Terascale qualifie une physique qui dcrit les
collisions des particules hautes nergies partir du TeV eV. Acclrateurs synchrotronsmodifier
Alors que lon se trouve dj la e gnration de machines. Le LHC et le Tevatron sont des
acclrateurs Terascale. Alternativesmodifier Dans ces structures conventionnelles. des
champs dacclration suprieurs MV/mtre. Le boson de Higgs et les indices des supersymtries
seront tudis. Afin datteindre des nergies . Ses cavits en cuivre permettent dobtenir de trs
grandes acclrations des particules. Cela reste toutefois valider sur le plan technologique.
rechercher Pour les articles homonymes. voir Boson homonymie. Les champs acclrateurs
sont aussi nettement plus levs. Les bosons reprsentent une classe de particules qui
possdent des proprits de symtrie particulires lors de lchange de particules un systme de
particules identiques se comportant comme des bosons est toujours dans un tat totalement
symtrique par rapport lchange de particules. Aller Navigation. Sommaire . ce qui limine les
problmes de claquage. Plus gnralement. ces derniers ne pouvant tre que dans un tat
totalement antisymtrique par rapport lchange de particules. Boson Un article de Wikipdia. Le
fait quune particule soit un boson ou un fermion a dimportantes consquences sur les proprits
statistiques observables en prsence dun grand nombre de particules les fermions sont des
particules qui obissent la statistique de FermiDirac alors que les bosons obissent la
statistique de BoseEinstein. les bosons montrent une tendance sagrger lors des processus
dinteraction entre les particules. Lacclration a lieu dans un milieu dj ionis. Photons mis dans
le faisceau cohrent dun laser. comme par exemple lors de lmission stimule de lumire qui
donne lieu au laser. alors que les particules de spin demientier sont des fermions. Toutes les
particules lmentaires dcouvertes ce jour sont soit des bosons. responsable notamment de la
superfluidit de lhlium ou de la supraconductivit de certains matriaux. il faut donc construire
des structures gigantesques LEP. cette statistique implique une transition de phase basse
temprature. lencyclopdie libre. LHC mais abandon du SSC. ce qui permet de rduire la
longueur dacclration. Une alternative possible est lacclration dlectrons par interaction
laserplasma. Le thorme spinstatistique indique que les particules de spin entier sont des
bosons. Dans le cas des bosons. soit des fermions.leves.
Le fait quen mcanique quantique les particules ne suivent pas une trajectoire dtermine rend
lidentification des particules compltement impossible. Bose crit un court article. change de
particules identiques en mcanique quantiquemodifier Article dtaill particules indiscernables.
et il en fait luimme la traduction de langlais vers lallemand. ce phnomne tant dnomm
dgnrescence dchange. Liens et documents externes Historiquemodifier Le terme de boson
provient du nom du physicien Satyendranath Bose et aurait t utilis pour la premire fois par
Paul Dirac. et que lon mesure toutes les . aprs un rejet par le Philosophical Magazine.
Plancks Law and the Hypothesis of Light Quanta. Einstein est favorablement impressionn et
le recommande pour publication dans Zeitschrift fr Physik. Einstein va galement tendre la
notion de boson dautres particules telles que les atomes et contribuer la popularit du concept
de boson. quil envoie Albert Einstein. et nont pas dindividualit propre. Articles connexes o .
des particules qui ne diffrent pas par leur masse ou leur tat interne sont compltement
indistinguables lune de lautre. Bose se rendit compte le premier que pour expliquer la loi de
Planck dcrivant le rayonnement du corps noir partir des photons prcdemment dcouverts par
Einstein. il fallait supposer que les photons ne suivent pas la statistique de
MaxwellBoltzmann. mais plutt une statistique dsormais appele statistique de
BoseEinstein.masquer Historique change de particules identiques en mcanique quantique
Particules lmentaires se comportant comme des bosons Bosons composites Phnomnes
montrant le comportement bosonique Notes et rfrences Voir aussi o . Il sensuit quune
mesure complte sur chacune des particules ne peut suffire caractriser compltement ltat du
systme. supposons donn un ensemble complet dobservables qui commutent ECOC pour
une particule et notons la base de vecteurs propres communs toutes les observables de cet
ECOC. Pour illustrer ce que lon entend par dgnrescence dchange. Si le systme est compos
dune seule particule. Autrement dit.
et le graviton. . . objet de nombreuses recherches. Toutefois. les bosons sont tous des
bosons de jauge. Pour lever la dgnrescence dchange. Les particules ayant un vecteur dtat
compltement symtrique sont les bosons. le vecteur mathmatique dcrivant ltat du systme est
indtermin. En consquence. ou nimporte quel vecteur de lespace vecteurs. soit compltement
antisymtrique dans le cas de A. .et W de linteraction faible Le modle standard de la physique
des particules prdit lexistence de deux particules supplmentaires. Supposons maintenant
que le systme soit compos de deux particules et que lon effectue une mesure complte de
chacune des particules. mais puisquon ne peut pas identifier les particules. on ne sait pas
laquelle est dans up et laquelle est dans up. on va projeter ltat du systme sur lun des
vecteurs up. engendr par ces deux . W. Ce peut tre . boson de jauge qui serait responsable
de linteraction gravitationnelle. Le rsultat que lon obtient sera une particule est dans ltat up et
lautre est dans ltat up.observables de lECOC. le boson de Higgs. Lexistence possible
dautres bosons en dehors du modle standard est actuellement recherche. toutes les
particules lmentaires dcrites par le modle standard sont soit des bosons lorsque leur spin est
entier. tandis que celles ayant un vecteur dtat compltement antisymtrique sont les fermions.
On postule ensuite que le vecteur reprsentant correctement ltat du systme est ce ket unique.
daprs les postulats de la mcanique quantique. tels que les anyons ou les plektons en thorie
des cordes. de sorte que ltat du systme aprs la mesure sera compltement connu. en
changeant le rle des particules par rapport cidessus. on construit deux oprateurs S et A qui
projettent lespace sur un ket unique soit compltement symtrique lors de lchange de deux
particules dans le cas de S. comme par exemple dans le cas de laxion qui serait un boson
trs lger. Cette approche nest pas limite au cas de deux particules et peut tre gnralise un
nombre quelconque de particules. mais qui na pas t mis en vidence jusqu prsent. cestdire
quils agissent comme des intermdiaires des interactions fondamentales le photon est le
vecteur de linteraction lectromagntique les huit gluons de linteraction forte les bosons Z. Des
travaux rcents de physique thorique ont dcouvert dautres moyens de rsoudre ce problme qui
conduisent des comportements diffrents. Particules lmentaires se comportant comme des
bosonsmodifier Parmi les particules lmentaires dcouvertes ce jour. soit des fermions lorsque
leur spin est demientier. Bosons compositesmodifier .
En consquence. la population macroscopique dun mode unique de photon dans un laser . le
groupement des photons lors de leur dtection exprience de HanburyBrown et Twiss la
transition de phase vers un tat cohrent basse temprature. comme les photons ainsi que de
nombreux atomes sont des bosons. cestdire dans lequel deux parties du systme puissent
interfrer. Une telle transition de phase est observe dans diffrents systmes . dans certains cas
ils peuvent saccumuler dans le mme niveau. comme par exemple les atomes ou le proton.
Cest mme linverse qui se produit et les bosons tendent se rassembler dans un tat quantique
donn. Alors que les fermions obissent au principe dexclusion de Pauli Un tat quantique donn
ne peut tre occup que par au plus un seul fermion .Les particules composes de particules
plus lmentaires. peuvent tre des fermions ou des bosons. ce nest pas le cas des bosons.
demientier pour les fermions. Exemples de bosons composites atome dhlium tat de deux
lectrons formant une paire de Cooper dans les matriaux supraconducteurs exciton polariton
Phnomnes montrant le comportement bosoniquemodifier Articles dtaills statistique de
BoseEinstein et condensat de BoseEinstein. Condensation de bosons des atomes de
rubidium dans un tat quantique unique lorsque lon baisse la temprature. qui sexplique par la
statistique des photons . Un tat quantique bosonique peut tre occup par un nombre
quelconque de bosons. Ceci permet dexpliquer le rayonnement du corps noir. selon leur spin
total entier pour les bosons.
Il serait aussi le quantum du champ de Higgs. Cette observation a t peu convaincante la
signifiance statistique tait trop faible. le photon. le boson de Higgs. Le boson de Higgs
donnerait une masse non nulle certains bosons de jauge bosons W et boson Z de
linteraction lectrofaible leur confrant des proprits diffrentes de celles du boson de
llectromagntisme. Hagen. les interactions entre particules sont fortes et ltat fondamental
dans lequel se dveloppe le condensat est trs diffrent de ltat fondamental du systme en
labsence de condensat. Lexprience dterminante sera celle qui permettra de produire un
champ de Higgs. fera de la recherche du boson de Higgs lune de ses priorits sil existe.
Actuellement la limite infrieure de la masse du boson de Higgs est de .. GeVc C. ou son
quivalent quantique. En particulier. tout comme le photon. Robert Brout et Franois Englert et
nomm boson scalaire massif par ceuxci ainsi que par Peter Higgs pour expliquer la brisure
de linteraction unifie lectrofaible en deux interactions par lintermdiaire du mcanisme de
Higgs.R. daprs la formule de base de la Relativit Emc et toutes les ractions dannihilation
matireantimatire effectues . il sera neutre et. il ny a eu aucune dcouverte statistiquement
valable. Le boson de Higgs napparatrait qu des nergies suprieures ou gales GeV et on a
pens un temps quil avait t mis en vidence au LEP en . Nanmoins. C. Audessous de cette
valeur. il existe de fortes corrlations entre les atomes. dans lHlium qui devient superfluide
basse temprature. cela permettrait de vrifier les concepts dunification et de les tendre un
domaine dnergie plus lev. Sa dcouverte sera une confirmation du modle standard qui le prdit
et dont la cohrence dpend de son existence. si ce boson existe. cestdire de lintervalle de
confiance. si on le dcouvre. il semble bien que.. situ lorigine de la masse. qui remplace le
LEP et est oprationnel depuis le septembre . et Tom Kibble. dans certains mtaux qui
deviennent supraconducteurs basse temprature Dans ces deux derniers cas. Le boson de
Higgs est une particule lmentaire dont lexistence a t propose en par Gerry Guralnik.
susceptible de reprsenter son antiparticule. Une des voies possibles de formation dun boson
de Higgs neutre partir de quarks et lchange de bosons lectrofaibles Dautre part.L..o o o dans
les gaz atomiques dilus. qui sont lexemple le plus proche de la condensation de
BoseEinstein dun gaz parfait de bosons envisage initialement par Bose et Einstein. il devrait
tre possible de . Le LHC.
Jeffrey Goldstone. ils acquirent une masse effective.lobserver plus de C. Glashow et
Weinberg ont d inventer un mcanisme pour briser la symtrie de jauge permettant aux W et Z
dacqurir une masse. Sheldon Glashow. Le LHC ou le Tevatron collisionneur proton
antiproton pourraient dcouvrir un boson de Higgs qui satisfasse au modle standard ou
bosons de Higgs trois neutres et deux portant des charges lectriques selon la prdiction du
modle supersymtrique. Lorsquon dit quil existe une force entre deux fermions spin /. quon
surnomme champ de Higgs. et avancent travers lespace comme sils se mouvaient dans une
mlasse paisse. La symtrie est aussi relie au concept de linvariance si un changement effectu
dans un systme physique ne produit aucun effet observable. Lunification lectrofaible est
fonde sur le concept que les forces sont gnres par lchange de bosons. et de sa brisure.
impliquant une symtrie voir thorme de Noether. Liens externes o . comment les bosons W et
Z acquirentils une masse alors que ce nest pas le cas pour le photon Les symtries de jauge
requirent que les transmetteurs de force bosons de jauge soient de masse nulle. Salam. on
introduit la notion de symtrie. Pour contourner le problme de la masse des bosons. A haute
temprature nergie. Les rgularits dans le comportement des particules sont appeles symtries
et elles sont troitement relies aux lois de conservation. les interactions dans le champ de
Higgs sont . cest aussi dire quils sont en train dchanger des bosons. Le champ de Higgs est
diffrent des autres champs puisqu basse temprature nergie. Lide est de postuler lexistence
dun nouveau champ. W. lespace prfre tre rempli de particules de Higgs que de ne pas ltre. Il
faut maintenant comprendre comment les bosons transmetteurs des forces fondamentales
acquirent une masse. Sommaire masquer Le boson de Higgs et lorigine de la masse Une
comptition entre les acclrateurs collisionneurs Rfrences Voir aussi o . en moins de ans. dans
la thorie lectrofaible. Dans le cas de lunification lectrofaible. dans la thorie lectrofaible. Les
bosons W et Z interagissent avec ce champ contrairement au photon. gnre la masse des
bosons W. Peter Higgs et Philip Anderson. De cette manire. quelle que soit sa masse jusqu
environ GeVc.et Z Pourquoi le photon nacquiertil pas de masse Les masses des fermions
sontelles relies ce mcanisme Pourquoi les masses des quarks sontelles si diffrentes les unes
des autres Pour tenter de rpondre ces questions.L. Bibliographie Le boson de Higgs et
lorigine de la masse Quel mcanisme. le systme est dit invariant au changement. De tels
mcanismes avaient t dvelopps dans dautres contextes par divers thoriciens Yoshiro Nambu.
on ne connat pas les rponses ces questions. et donc comment expliquer cette hirarchie des
masses Aujourdhui. qui est de loin la particule lmentaire la plus lourde avec ses GeVc. mais
interagit aussi avec les fermions quarks et leptons. plus faciles distinguer des collisions
protons/ protons. Tout en haut de lchelle vient le quark top. Lacclrateur idal serait un
collisionneur lectronpositron form de deux acclrateurs linaires faceface de GeV. estelle si
diffrente dune particule lautre. elle est restaure. la probabilit derreur doit tre infrieure . Des
tudes conduites au LEP permettent de conclure une probabilit de pour que les vnements
observs sexpliquent sans faire intervenir le Higgs. vient ensuite llectron avec une masse de .
ce dernier a une longueur davance malgr son nergie maximale fois plus faible le bruit de
fond des collisions est moins grand. ainsi que le CLIC Compact Linear Collider permettraient
de comprendre comment le boson de Higgs est lorigine de sa propre masse. On dit quelle
est manifeste. Selon cette thorie. Il est responsable de la masse des bosons lectrofaibles.
fermions acquirent une masse cause du champ de Higgs. Z et le photon nest plus brise. Or
pour affirmer une dcouverte en physique des particules. mais pourquoi chaque particule
acquiertelle une masse diffrente. ncessaire. Une comptition entre les acclrateurs
collisionneurs Lexistence du Higgs est trop brve pour quon le dtecte directement on ne peut
esprer observer que ses produits de dsintgration. LILC International Linear Collider
programm pour environ.telles que lespace nest plus rempli de cette mlasse Higgsienne.
Dans la comptition entre le LHC et le Tevatron. rf. Llectrodynamique quantique relativiste
QED en anglais est une thorie physique ayant pour but de concilier llectromagntisme avec la
mcanique quantique en utilisant un formalisme Lagrangien relativiste. ce quon appelle le
couplage. les charges lectriques interagissent par change de photons. Sommaire masquer .
Des vnements mettant en jeu des particules ordinaires peuvent imiter le signal produit par un
boson de Higgs. et les antiparticules antiquarks des antiprotons pourraient engendrer des
vnements plus spcifiques. voire les produits de ses produits de dsintgration. En juillet . ou
nacquiertelle pas de masse du tout comme dans le cas du photon Pourquoi la force de
laffinit des particules avec le champ de Higgs. Les plus lgers sont les neutrinos jusqu
rcemment. les W et Z perdent leur masse et la symtrie entre les W . MeVc. Ils acquirent ainsi
une masse. Les particules bosons. nous les croyions de masse nulle. les expriences du
Tevatron montrent que la masse du boson de Higgs devrait se situer entre et GeV ou entre
et GeV. Le champ de Higgs permet de prserver la symtrie haute nergie et dexpliquer la
brisure de la symtrie basse nergie.
en particulier par la mise au point du calcul des quantits observables en utilisant la
covariance et linvariance de jauge. . Physiquement. Ouvrages de rfrence Descriptionmodifier
Llectrodynamique quantique est une thorie quantique des champs de llectromagntisme. ou
encore le dcalage de Lamb des niveaux dnergie de lhydrogne. Tomonaga. Le Lagrangien de
linteractionmodifier Le lagrangien relativiste de linteraction entre lectrons et positrons par
lchange de photons est et sont les champs reprsentant des particules charges lectriquement.
les lectrons et positrons sont reprsents par des champs de Dirac. La renormalisationmodifier
La procdure de renormalisation pour saffranchir de quantits infinies indsirables rencontres en
thorie quantique des champs a trouv en llectrodynamique quantique sa premire russite. cette
thorie a la structure dun groupe ablien avec un groupe de jauge U. Ouvrages de
vulgarisation o . Llectrodynamique quantique fut la premire thorie quantique des champs
dans laquelle les difficults pour laborer un formalisme purement quantique permettant la
cration et lannihilation de particules ont t rsolus de faon satisfaisante. Description La
renormalisation Le Lagrangien de linteraction Voir aussi Bibliographie o . Le champ de jauge
qui intervient dans linteraction entre deux charges reprsentes par des champs de spin / est le
champ lectromagntique. Mathmatiquement. Elle dcrit linteraction lectromagntique des
particules charges et a t appele le quotbijou de la physiquequot Richard Feynman . Lumire
amp matire une trange histoire pour ses prdictions extraordinairement prcises dans la
dtermination thorique de quantits mesures par ailleurs telles que lanomalie de moment
magntique des leptons. cela se traduit en disant que les particules charges interagissent par
lchange de photons. Schwinger et Feynman ont reu en le prix Nobel de physique pour leur
contribution cette thorie.
Aller Navigation. lectron Une des premires expriences le tube de Crookes cre un faisceau
dlectrons naissant la cathode g. Lanode. sont les matrices de Dirac. lectron Un article de
Wikipdia. Proprits gnrales Classification Composition Fermion lmentaire . tandis que la partie
ressemblant lquation de Dirac dcrit lvolution de llectron et du positron dans leur interaction
par lintermdiaire du quadrivecteur potentiel. qui se construisent avec des matrices de Pauli i.
et allant grosso modo en ligne droite. est le quadrivecteur potentiel de llectromagntisme. est
le tenseur lectromagntique apparaissant en relativit Cette part du lagrangien dcrit la
propagation libre du champ lectromagntique. est la drive covariante de jauge. Et restreinte.
rendu luminescent par les lectrons. avec la constante de couplage gale la charge lmentaire.
lencyclopdie libre. dcoupe en forme de croix de Malte. rechercher drouler Traduction relire
Electron lectron . projette une ombre sur le fond du tube dr.
Proprits quantiques o . Classification o . La mcanique quantique o . Sommaire masquer
Histoire o . Cest lun des composants de latome avec les neutrons et les protons. Thomson et
son quipe de physiciens britanniques. suite leurs travaux sur les rayons cathodiques.Groupe
Gnration Lepton re Proprits physiques Masse Charge lectrique Spin Dure de vie . annes
Historique Prdiction Dcouverte Stoney Thomson Llectron est une particule lmentaire de la
famille des leptons. Atomes et molcules o . Le concept dune quantit indivisible de charge
lectrique a t labor ds par le naturaliste britannique Richard Laming afin dexpliquer les proprits
chimiques des atomes. Llectron a ensuite t identifi comme le corpuscule envisag par J.c ..
Thorie de latome o . kg e . Dcouverte o . Proprits fondamentales o . J. Interaction o . Il
possde une charge lectrique lmentaire de signe ngatif. Conductivit o . en . Acclrateurs de
particules Caractristiques o . Particules virtuelles o . C / Stable exprimentalement.
Mouvement et nergie . keV. suprieure . Le nom d lectron pour cette charge est d au
physicien irlandais George Stoney.
vitreux et rsineux . Faisceaux de particules o . en dehors de la foudre. entour par des
particules subatomiques qui ont une charge lectrique unit. le physicien allemand Wilhelm
Eduard Weber met la thorie que llectricit est compose de fluides chargs positivement et
ngativement. Stoney croyait que ces charges taient attaches de faon permanente aux
atomes. Microscopie o . Cependant. C. le physicien allemand Hermann von Helmholtz
argumenta que les charges positives et ngatives taient composes de parties lmentaires.
Notes o . Les mots lectrique et lectricit sont drivs du latin lectrum aussi racine de lalliage
mtallique lectrum. Aprs avoir tudi le phnomne dlectrolyse en . Dans son trait de De Magnete.
pour dsigner cette proprit dattirer les petits objets aprs frottement. et ne pouvaient leur tre
enleves. Il tait alors capable destimer la valeur de cette charge lmentaire e partir des lois de
llectrolyse de Faraday. Autres applications Notes et rfrences o . Du Fay conclut alors que
llectricit peut se rduire deux fluides lectriques.. le mdecin anglais William Gilbert forge le mot
baslatin electricus. la charge dun ion monovalent. Rfrences Voir aussi o . Benjamin Franklin
affirme que llectricit ne diffre pas des autres types de fluides lectriques mais quil sagit de la
mme chose. driv son tour du mot grec lectron pour ambre. Les anciens Grecs avaient dj
remarqu que lambre attire les petits objets quand elle est frotte avec de la fourrure . En .
sous des pressions diffrentes. et que leur interaction est rgie par une loi en carr inverse.
Formation au Big Bang o . Liens internes o . Formation des lectrons de lunivers o . le
naturaliste britannique Richard Laming en dveloppe lide quun atome est compos dun noyau
de matire. Une dcennie plus tard. Bibliographie o . partir de . Il lui apporte la nomenclature
moderne de charge positive ou ngative respectivemement. . Formation dans les rayons
cosmiques Observation Applications du plasma o . F. Entre et . le physicien irlandais George
Stoney suggre quil existe une seule quantit dfinie dlectricit . chacune se comportant comme
des atomes dlectricit . Formation dans les toiles o . que lon spare par frottement. du Fay et
Hawksbee dcouvrent ce quils croyaient tre deux sortes dlectricit celle engendre en frottant du
verre et celle engendre en frottant la rsine. En . Liens externes Histoiremodifier Articles
connexes Histoire de llectricit et lectromagntisme. et que lon peut recombiner ensemble. ce
phnomne est la plus ancienne exprience de lhumanit note en rapport avec llectricit.
Le champ lectrique dflchit les rayons vers la plaque charge positivement. trouvant que les
particules des rayons cathodiques. comme le proton ou le neutron. En . En . ce qui renforce
la preuve que les rayons portent une charge ngative. Stoney forge le terme d lectron pour
dsigner ces charges lmentaires. il propose que ces proprits sont expliques par ce quil appelle
matire radiante . Townsend en et H. En . De plus. le physicien allemand Eugen Goldstein
montre que les rayons de cette lueur provoquent une ombre. Il montre en plus que les
particules charges ngativement produites . dont la taille crot quand la pression du gaz
diminue. Il suggre que cest un quatrime tat de la matire. projetes grande vitesse de la
cathode. il est capable de dflchir les rayons. ont environ un millime de la masse de lion le
plus lger connu alors lhydrogne. si bien que lon naccorda que peu de confiance son calcul
lpoque.. en appliquant un champ magntique. En mesurant la dflexion selon la diffrence de
potentiel. et se dplacent de la cathode vers lanode. En . consistant en molcules charges
ngativement.. A. le chimiste et physicien anglais Sir William Crookes met au point le premier
tube rayons cathodiques avec un vide pouss lintrieur. Thomson. Le physicien britannique n
allemand Arthur Schuster dveloppa les expriences de Crookes en disposant des plaques de
mtal paralllement aux rayons cathodiques. ceci donna une valeur plus de mille fois plus
faible que la valeur attendue. Pendant les annes . et ses collgues John S. Cependant. il
dcouvre une lueur mise par la cathode.En . . disant . Puis il montre que les rayons
luminescents apparaissant dans le tube transmettent de lnergie.. une estimation a t faite de
la valeur relle de cette unit fondamentale trs remarquable dlectricit. Dcouvertemodifier Un
faisceau dlectrons dflchis en cercle par un champ magntique Le physicien allemand Johann
Wilhelm Hittorf entreprend ltude de la conductivit dans les gaz rarfis. et il les appelle rayons
cathodiques. le dernier tant maintenant utilis pour dsigner une particule subatomique. Wilson
en ralisent des expriences indiquant que les rayons cathodiques sont effectivement des
particules individualises. plutt que des ondes. Il montre que le rapport charge sur masse e/m
est indpendant de la matire de la cathode. montrant par l que le faisceau se comporte
comme sil est charg ngativement. Le mot lectron est une combinaison du mot lectrique et du
suffixe on. pour laquelle je me suis risqu proposer le nom d lectron . des atomes ou des
molcules comme il tait cru avant. Thomson fait de bonnes estimations la fois de la charge e
et de la masse m. le physicien britannique J. et en appliquant une diffrence de potentiel
lectrique entre les plaques. Schuster est capable en de mesurer le rapport masse sur charge
des composantes des rayons.. quil appelle corpuscules . J.
Becquerel montre que les rayons bta mis par le radium sont dflchis par un champ lectrique.
et que leur rapport masse sur charge est le mme que celui des rayons cathodiques.
Cependant.. et elles se prtaient mieux des expriences de longue dure. Le nom dlectron a t
repropos par le physicien irlandais George F. les matires chauffes et les matires illumines
sont universellement les mmes. Charles Wilson utilise ce principe pour mettre au point sa
chambre brouillard... En . les gouttes dhuile taient plus stables que les gouttes deau cause
de leur vaporation plus lente. comme des lectrons rapides. on trouve que sous certaines
conditions. Cette preuve renforait lide que les lectrons existent comme composants des
atomes. Il dsigne ces particules sous le nom de particules alpha et bta. Un lectron tombant
vers une orbite plus basse . selon leur pouvoir de pntrer travers la matire. Ce systme pouvait
mesurer la charge lectrique depuis quelques ions jusqu . qui permet de photographier les
traces de particules charges. Ces matriaux radioactifs deviennent le sujet de beaucoup dintrt
de la part des scientifiques. y compris le physicien nozlandais Ernest Rutherford. dont il
publie les rsultats en . montrant les tats de llectron avec des nergies quantifies par le nombre
n. qui dcouvre quils mettent des particules. Des expriences comparables avaient t faites plus
tt par le groupe de Thomson. ce qui a t maintenant accept universellement. Vers le dbut du
XXe sicle. En tudiant les minraux naturellement fluorescents. et publia ses rsultats en . une
particule rapide provoque la condensation dune vapeur deau sursature le long du trajet. La
charge de llectron est mesure de faon plus prcise par le physicien amricain Robert Millikan
par son exprience sur la goutte dhuile de . avec une marge derreur de moins de .
Fitzgerald.par les matriaux radioactifs. En . Thorie de latomemodifier Le modle de Bohr de
latome. qui a obtenu indpendamment le mme rsultat que Millikan en utilisant des
microparticules de mtal. Cette exprience utilise un champ lectrique pour empcher une goutte
dhuile charge de tomber sous laction de la pesanteur. le physicien franais Henri Becquerel
dcouvre que ceuxci mettent des rayonnements en labsence de toute source dnergie externe.
en utilisant des brouillards de gouttelettes deau charges par lectrolyse et en par Abram Ioff.
. comme toute la matire. outre le moment angulaire de son orbite. Article connexe Histoire de
la mcanique quantique. Cestdire que sous des conditions appropries les lectrons et autres
particules . dont lnergie est dtermine par le mouvement angulaire autour du noyau. les
expriences des physiciens Ernest Rutherford. En . et elle expliquait le ddoublement des raies
spectrales observ avec un spectrographe haute rsolution. Cette proprit devint connue sous le
nom de spin. qui peut prendre deux valeurs.met un photon dnergie gale la diffrence dnergies
entre les orbites en question. Cette interdiction faite deux lectrons doccuper le mme tat est
devenu connue sous le nom de principe dexclusion de Pauli. toutes de mme paisseur . a t
fourni par les physiciens nerlandais Samuel Goudsmit et George Uhlenbeck. selon la loi de
similitude. ont les proprits quantiques dtre la fois onde et corpuscule. Puisquun lectron est un
fermion. ce phnomne est connu sous le nom de structure hyperfine des raies. pourrait avoir
un moment angulaire intrinsque. aussi longtemps que chaque tat ntait occup que par un seul
lectron. qui propose en que la liaison covalente entre atomes est maintenue par une paire
dlectrons quils se partagent. et suggr que tous les lectrons taient distribus en couches
concentriques peu prs sphriques. le chimiste amricain Irving Langmuir avait raffin le modle
statique datome de Lewis. La mcanique quantiquemodifier Les lectrons. Plus tard. en . En .
quand ils ont suggr que llectron. Les liaisons chimiques entre atomes sont expliqus par
Gilbert Lewis. qui tait rest mystrieux jusque l . James Franck et Gustav Hertz avaient
solidement tabli la structure de latome comme un noyau positivement charg entour dlectrons
de masse plus faible. Cependant. Les lectrons peuvent passer dun tat lautre. le physicien
danois Niels Bohr postule que les lectrons sont dans des tats quantifis. et pas non plus
expliquer les spectres datomes plus complexes. En . Cependant cette dualit est montre plus
facilement avec les lectrons. il explique prcisment les raies spectrales de latome dhydrogne.
Dans sa dissertation Recherches sur la thorie des quanta . Henry Moseley. si bien quils
peuvent avoir des collisions avec dautres particules. En . Le mcanisme physique pour
expliquer le quatrime paramtre. Walter Heitler et Fritz London donnent toute lexplication de la
formation de paire dlectrons et de liaison chimique en termes de mcanique quantique. le
modle de Bohr narrivait pas rendre compte des intensits relatives des raies spectrales.
chacune contenant une paire dlectrons. Les couches taient leur tour divises en un certain
nombre de cellules. et tre diffracts comme la lumire. que lon savait se ressembler assez. le
physicien autrichien Wolfgang Pauli remarqua que la structure en couches de latome
pourrait tre explique par un ensemble de quatre paramtres. par mission ou absorption de
photons des frquences spcifiques. en raison de leur faible masse. qui dfinissait tous les tats
en nergie. Avec ce modle. Au moyen de ces orbites quantifies. il satisfait au principe
dexclusion de Pauli. le physicien franais Louis de Broglie met lhypothse que toute matire
possde une onde de de Broglie semblable la lumire. Langmuir arrivait expliquer
qualitativement les proprits chimiques de tous les lments de la table priodique.
en appliquant des considrations de symtrie et de relativit la formulation hamiltonienne de la
mcanique quantique du champ lectromagntique. leffet dinterfrence avec un faisceau
dlectrons est dmontr par le physicien anglais George Paget Thomson. Cette approche a t
ultrieurement nomme mcanique quantique. compatible avec la thorie de la relativit. Les
proprits corpusculaires dune particule sont dmontres quand elle apparat localise un endroit
dans lespace le long dune trajectoire tout moment. Une fois que le spin et les interactions
entre les divers lectrons ont t pris en compte. Plutt que davoir une solution donnant la
position dun lectron dans le temps. le comportement dun lectron dans un atome est dcrit par
une orbitale. Anderson. Ceci le conduit prdire lexistence du positron. la mcanique quantique
permet avec succs le calcul des lectrons dans des atomes avec un numro atomique plus lev
que le de lhydrogne. qui est une distribution de probabilit plutt quune orbite. Le succs de la
prdiction de de Broglie conduisit la publication par Erwin Schrdinger en . qui a propos
dappeler les lectrons standard ngatrons et dutiliser le terme lectron comme gnrique pour
dsigner les variantes des deux charges. cette quation donde peut tre utilise pour prdire la
probabilit de trouver un lectron prs dun endroit. . par exemple. Sur la figure. en .matrielles
montrent les proprits soit de particules soit dondes. Paul Dirac produit un modle de llectron
lquation de Dirac. au moyen dun mince film mtallique. parfois nomm mer de Dirac . et a donn
une trs bonne approximation des tats dnergie dans latome dhydrogne. de lquation de
Schrdinger qui dcrit avec succs la propagation des ondes dlectrons. La nature ondulatoire
est observe. En . quand un faisceau passe travers des fentes parallles et cre des figures
dinterfrence. amliorant le travail de Wolfgang Pauli. la coloration correspond la probabilit
relative de trouver llectron de cette orbitale en ce point. En mcanique quantique. En . Cette
particule avait t dcouverte par Carl D. Pour rsoudre certains problmes avec son quation
relativiste. et par les physiciens amricains Clinton Davisson et Lester Germer en utilisant un
cristal de nickel. Dirac dveloppe un modle de vide avec une mer infinie de particules dnergie
ngative. semblable llectron dans lantimatire.
trouve que certains tats quantiques de latome dhydrogne. sont soumis aux forces
gravitationnelles. Les lectrons. Son btatron initial atteint une nergie de .. MeV. et peut tre
abrge en ngaton. en collaboration avec le thsard Robert Retherford. Le grand collisionneur
lectronpositon. Foley. Acclrateurs de particulesmodifier Avec le dveloppement des
acclrateurs de particules pendant la premire moiti du XXe sicle.Cet usage du terme ngatron
est encore rencontre loccasion aujourdhui. Dans beaucoup de phnomnes physiques. Cet
appareil acclre des lectrons et des positrons en sens inverse. ce qui implique que cest un
fermion. qui devraient avoir la mme nergie. qui appartiennent la premire gnration de la famille
des leptons. qui a des proprits identiques celles de llectron. Pour rsoudre ces problmes. les
lectrons jouent un rle essentiel. les physiciens ont commenc entrer plus fond dans les
proprits des particules subatomiques. Quand un lectron est acclr. peu prs au mme moment.
une thorie plus labore. Julian Schwinger et Richard Feynman la fin des annes . qui sont
directement opposes. Polykarp Kusch. Ils chappent aux interactions fortes. le magntisme et
la conductivit thermique. travaillant avec Henry M. qui a fonctionn de . Cette petite diffrence
sera ultrieurement appele moment magntique anomal de llectron. il peut absorber ou
rayonner de lnergie sous forme de photons. Ce rayonnement est provoqu par lacclration des
lectrons se dplaant une vitesse proche de celle de la lumire. le premier collisionneur de
particules haute nergie est ADONE. Willis Lamb. compare la collision de lun des faisceaux
avec une cible immobile. Le moment angulaire intrinsque spin de llectron est la moiti de la
constante de Planck rduite . faits de protons et . Caractristiquesmodifier Llectron a une
masse approximativement / celle du proton. le dcalage tant connu sous le nom dcalage de
Lamb ou sous loriginal anglais de Lamb shift. Les premires tentatives pour acclrer des
lectrons en utilisant linduction lectromagntique ont t faites avec succs en par Donald Kerst. et
sera dflchi par des champs magntiques externes. En . GeV. plus connu sous son acronyme
anglais LEP au CERN.. dcouvre que le moment magntique de llectron est un peu plus grand
que celui prdit par la thorie de Dirac. alors que les btatrons suivants finissent par atteindre
MeV. lectromagntiques et faibles. nombre lectronique. tels llectricit. qui commence
fonctionner en . avec les noyaux atomiques. ce qui fait plus que doubler lnergie dans leur
collision. en raison de la perte dnergie provoque par le recul invitable de la cible. sont dcals.
Avec une nergie de faisceau de . Un lectron en mouvement par rapport un observateur
engendre pour lui un champ magntique. Ceci permet lannihilation dun lectron avec un
positron. sauf en ce qui concerne la charge lectrique et dautres charges physiques nombre
leptonique. a atteint des nergies de collisions de GeV et ralis des mesures importantes pour
le modle standard de la physique des particules. avec un synchrotron lectrons de MeV chez
General Electric. en ne produisant que de lnergie sous forme de rayons gamma.. En . appele
lectrodynamique quantique est mise au point par SinItiro Tomonaga. le rayonnement
synchrotron est dcouvert. Les lectrons. Lantiparticule de llectron sappelle le positron.
cestdire quelles ne comportent pas de sousparticule. la plupart des lectrons de lunivers ont t
crs pendant le Big Bang. mais ils peuvent tre aussi produits actuellement par radioactivit des
noyaux radioactifs. les lectrons ne constituent que moins de .de neutrons. ou le partage
dlectrons entre atomes voisins est la cause principale de la liaison chimique. et
appartiennent la premire famille ou gnration. Les lectrons ont la plus faible masse de toutes
les particules charges. Classificationmodifier Modle standard des particules lmentaires. que
lon pense tre des particules lmentaires ou fondamentales. ainsi que pendant la nuclosynthse
dans les toiles. Lchange. par exemple quand les rayons cosmiques. Cependant. et dans des
collisions de haute nergie. Les lectrons peuvent tre dtruits par annihilation avec les positrons.
Llectron est en bas gauche Dans le modle standard de la physique des particules. de la
masse totale dun atome. . les lectrons appartiennent au groupe des particules subatomiques
appeles leptons. La force coulombienne lectrostatique attractive fait que les lectrons sont lis
dans les atomes. pntrent dans latmosphre. font des atomes. Selon la thorie.
sa dsintgration violerait la conservation de la charge lectrique. llectron possde un moment
magntique le long de son spin. ou spin. On le dfinit donc. Llectron na pas de souscomposant
connu.. le signe indiquant la charge de llectron. Les lectrons ont une charge lectrique de . qui
est une constante physique gale . MeV. de .Les seconde et troisime gnrations contiennent
des leptons chargs. le symbole de llectron est e. identiques llectron sous tous rapports. la
charge de llectron est directement oppose celle du proton. ou . le muon et le tauon.
Lobservation dun lectron isol dans un pige de Penning dmontre que le rayon de cette
particule est infrieur m. tandis que le rsultat de la mesure de la projection du spin sur
nimporte quel axe ne peut tre que /. Il y a bien pourtant une constante physique que lon
appelle rayon classique de llectron . sauf leur masse. la limite infrieure pour la vie moyenne
de llectron est de . puisquil a toutes les proprits de llectron. ceci correspond une nergie de .
m.note . notamment par la renormalisation. le spin de llectron est .. Cette proprit est
gnralement exprime en appelant llectron particule de spin . comme une particule ponctuelle.
Proprits quantiquesmodifier . Comme le symbole e est utilis pour la charge lmentaire.
Lorientation du spin par rapport au moment de llectron dfinit la proprit des particules
lmentaires connues sous le nome hlicit. parce quils ont un spin demientier .note . au signe de
la charge prs. unit de masse atomique. Il est approximativement gal un magnton de Bohr..
les quarks parce quils ne sont pas sensibles aux interactions fortes. avec une charge
ponctuelle. que llectron est stable comme cest la particule la plus lgre de charge nonnulle. ou
on le suppose. Cependant cette terminologie provient dun calcul simpliste qui ignore les
effets de la mcanique quantique . qui est utilise comme unit standard de charge pour les
particules subatomiques. sans dimension despace. en fait le soidisant rayon classique de
llectron na pas grandchose voir avec une structure fondamentale de llectron. C. Tous les
membres du groupe des leptons sont des fermions. Les mesures astronomiques montrent
que ce rapport na pas chang de faon mesurable pour la moiti de lge de lUnivers. Pour ce
genre de particules. sur des bases thoriques. Nanmoins. Outre le spin. bien plus leve. Les
leptons diffrent des autres constituants de base de la matire. kg. Llectron diffre en cela des
autres leptons chargs. J/T. Le symbole du positron est e. Llectron a un moment angulaire
intrinsque. On pense. Sur la base du principe dquivalence massenergie dEinstein. un niveau
de confiance de . ce rayon classique donne un ordre de grandeur des dimensions pour
lesquelles llectrodynamique quantique devient importante pour comprendre la structure et le
comportement de llectron. Le rapport entre les masses du proton et de llectron est denviron .
la limite de la prcision des expriences. comme prdit par le modle standard. la valeur absolue
du spin est /note . Proprits fondamentalesmodifier La masse dun lectron est
approximativement . s. Exprimentalement. dont la valeur bien plus grande est de . le muon et
le tauon de courtes dures de vie.
plutt que juste une seule fente. ou le mme tat. o et sont les positions des deux lectrons.
Dans le cas de lantisymtrie. ondes stationnaires dans un atome. Particules virtuellesmodifier
Article dtaill Particule virtuelle. les solutions de lquation donde pour des lectrons en
interaction rsulte en une probabilit nulle que deux lectrons occupent la mme position.Comme
toutes les particules. Ceci est appel dualit ondeparticule. plutt que de se concentrer tous sur
lorbitale la moins nergtique. la fonction donde change de signe. la fonction donde. Ce
principe explique bien des proprits des lectrons. notamment des lectrons. comme cela serait
le cas pour une particule classique. ceci signifie quune paire dlectrons en prsence doivent
pouvoir intervertir leurs positions sans provoquer de changement observable dans ltat du
systme. En mcanique quantique quantique. cestdire quelle change de signe quand on
change deux lectrons. est antisymtrique. ceci indique que les probabilits sont les mmes. des
fonctions donde symtriques. qui empche deux lectrons doccuper le mme tat quantique. La
fonction donde est ici Les lectrons sont des particules indiscernables. En mcanique
quantique. Comme la valeur absolue ne change pas par changement de signe de la fonction.
La nature ondulatoire de llectron lui permet de passer travers deux fentes parallles
simultanment. les lectrons peuvent aussi se manifester comme des ondes particules dans un
faisceau nergique. couramment dnote par la lettre grecque psi . cest dire . . eux. et peut tre
dmontr en utilisant lexprience des fentes de Young. parce quils ne peuvent pas tre distingus
lun de lautre par leur proprits physiques intrinsques. La fonction donde des fermions. ont.
Cest la cause du principe dexclusion de Pauli. familire avec la lumire. Quand la valeur
absolue de cette fonction est leve au carr. cela donne la probabilit dobserver une particule
dans un petit volume auprs de la position choisie une densit de probabilit Exemple dune
fonction donde antisymtrique pour un tat quantique de deux fermions identiques dans une
bote une dimension. Si les particules changent leurs positions. Les bosons. comme les
photons. il fait que des nuages dlectrons lis au mme noyau occupent des orbitales toutes
diffrentes. Par exemple. la proprit ondulatoire dune particule peut tre dcrite mathmatiquement
comme une fonction valeurs complexes.
lnergie demande pour crer les particules. le vide se comporte comme un milieu ayant une
permittivit dilectrique suprieure lunit. tandis que llectron de la paire est repouss. Le paradoxe
apparent peut tre expliqu par la formation de photons virtuels dans le champ lectrique
engendr par llectron. Donc pour une paire lectronpositron virtuelle. Cette polarisation a t
confirme exprimentalement en en utilisant lacclrateur de particules japonais TRISTAN. et la
charge diminue quand la distance llectron augmente.Les physiciens pensent que le vide peut
tre rempli de paires de particules virtuelles . La prcision extraordinaire de laccord entre cette
diffrence prvue par la thorie et la valeur dtermine par lexprience est considre comme une des
grandes russites de llectrodynamique quantique. Dans les atomes.. qui se crent et
sannihilent rapidement ensuite.. Ceci provoque ce que lon appelle polarisation du vide.
Pratiquement.. Ce mouvement produit la fois le spin et le moment magntique de llectron. En
physique classique. dans la mesure o le produit nest pas plus grand que la constante de
Planck rduite . la force coulombienne du champ lectrique ambiant entourant un lectron fait
que le positron est attir par ce dernier. le moment angulaire et le moment magntique dun
objet dpendent de ses dimensions physiques. . La combinaison de la variation dnergie
ncessite pour crer ces particules. Les particules virtuelles provoquent un effet de masquage
comparable pour la masse de llectron. est au plus de . cette cration de photons virtuels
explique le dcalage de Lamb Lamb shift observ dans les raies spectrales. eVs. En fait. Ces
photons font se dplacer llectron de faon saccade ce qui sappelle Zitterbewegung en
allemand. s. et du temps pendant lequel elles existent reste endessous du seuil de dtectabilit
exprim par le principe dincertitude de Heisenberg . ou mouvement de tremblement qui rsulte
en un mouvement circulaire avec une prcession. comme des lectrons et des positrons. Vue
schmatique de paires lectronpositron virtuelles apparaissant au hasard prs dun lectron en
bas gauche Tandis quune paire virtuelle lectronpositron subsiste. Linteraction avec des
particules virtuelles explique aussi la lgre dviation environ . peut tre emprunte au vide pour
une dure . entre le moment magntique intrinsque de llectron et le magnton de Bohr le
moment magntique anomal. Donc la charge effective dun lectron est plus faible que sa
valeur nominale. Il parat donc incohrent de concevoir un lectron sans dimensions possdant
ces proprits. Interactionmodifier .
q est ngatif. dans un champ magntique uniforme. Cette force perpendiculaire la trajectoire
contraint llectron. des photons virtuels peuvent tranfrer de la quantit de mouvement entre
deux particules charges. Une particule de charge q part de la gauche la vitesse v travers un
champ magntique B orient vers le lecteur. comme un proton.. il engendre aussi un champ
magntique. Lacclration de llectron rsulte en mission de rayonnement continu de freinage
Bremsstrahlung en allemand. ne peut pas mettre ni absorber un photon rel ceci violerait la
conservation de lnergie et de la quantit de mouvement. Cest cette proprit dinduction qui
fournit linduction magntique qui fait tourner un moteur lectrique. Lmission dnergie son tour
provoque un recul de llectron. Lacclration due ce mouvement en courbe conduit llectron
rayonner de lnergie sous forme de rayonnement synchrotron. comme un proton. engendre la
force de Coulomb. Cette force est provoque par une raction du propre champ de llectron sur
luimme. Pour un lectron. et une force rpulsive sur une particule ngative. qui ne subit pas
dacclration. Une mission dnergie peut avoir lieu quand un lectron en mouvement est dflchi
par une particule charge. En lectrodynamique quantique.. Un lectron isol. La loi
dAmpreMaxwell relie le champ magntique au mouvement densemble des lectrons le courant
lectrique par rapport un observateur.note . qui cre une friction qui ralentit llectron. Le champ
lectromagntique dune particule charge anime dun mouvement arbitraire est exprim par les
potentiels de LinardWiechert.Un lectron engendre un champ lectrique qui exerce une force
attractive sur une particule positivement charge. Cest cet change de photons virtuels qui. .
sur un cylindre de rayon appel le rayon de Larmor. il est soumis une force de Lorentz. et il
suit donc une trajectoire incurve vers le haut. valables mme quand la vitesse de la particule
sapproche de celle de la lumirerelativiste. linteraction lectromagntique entre particules est
transmise par des photons. La valeur de cette force est donne par la Loi de Coulomb en carr
inverse. Par contre. Quand un lectron se dplace dans un champ magntique. suivre une
trajectoire hlicodale dans le champ. en particulier. ce qui est connu sous le nom de force
dAbrahamLorentzDirac. dirige perpendiculairement au plan dfini par le champ et la vitesse
de llectron. Quand un lectron est en mouvement.
qui vaut approximativement /. cette transformation tant la base de la . Pour une grande
longueur donde de la lumire par exemple la longueur donde de la lumire visible est de . En
thorie des interactions lectrofaibles. Cette collision rsulte en un transfert dnergie et de
moment entre les particules. m. ils peuvent sannihiler ensemble. La valeur maximale de ce
dcalage est . Pour un lectron. donnant ou photons.. elle vaut .Ici. mais seulement en prsence
dune particule charge proche. Cest une quantit sans dimension forme par le rapport de deux
nergies lnergie lectrostatique dattraction ou de rpulsion la distance dune longueur donde de
Compton. La force relative de linteraction lectromagntique entre deux particules comme un
lectron et un proton est donne par la constante de structure fine.. Si llectron et le positron ont
un moment ngligeable. Chaque membre de ce doublet peut subir une interaction par courant
charg transformant lun en lautre par mission/absorption de boson W. donnant deux ou trois
photons. Le changement dnergie E E dtermine la frquence f du photon mis. dont lnergie
totale est . m. il peut se former un positronium avant que lannihilation se produise. Par
ailleurs. Elle est donne par . le bremsstrahlung est produit par un lectron e dflchi par le
champ lectrique dun noyau atomique. qui modifie la longueur donde du photon par une
quantit appele dcalage Comptonnote .. comme un noyau. MeV. les neutrinoslectrons se
comportent comme des lectrons. Une collision lastique entre un photon lumire et un lectron
solitaire libre sappelle diffusion Compton. la composante gauche de la fonction donde de
llectron forme un doublet disospin faible avec le neutrinolectron. Quand des lectrons et des
positrons font des collisions. le dcalage de longueur donde devient ngligeable. et lnergie au
repos de la charge. Une telle interaction entre la lumire et les lectrons libres est appele
diffusion Thomson ou diffusion linaire de Thomson. que lon dsigne sous le nom de longueur
donde de Compton . des photons de haute nergie peuvent se transformer en une paire
dlectron et positron par un processus inverse de lannihilation que lon appelle production de
paire. Ceci veut dire que pendant les interactions faibles. susceptible dabsorber le moment
de recul.
le moment angulaire. peut subir une interaction par courant neutre coupl au Z. Un lectron
peut tre li au noyau dun atome par la force de Coulomb attractive. comme le neutrino. Le
moment . le systme sappelle un ion. Atomes et molculesmodifier Article dtaill Atome. Un
systme dlectrons lis un noyau en nombre gal la charge de ce dernier est appel un atome. et
la couleur reflte la probabilit de trouver llectron une position donne. Suivant le principe
dexclusion de Pauli. lnergie de llectron doit tre hisse audessus de son nergie de liaison
latome. dans le plan xOz. Le niveau dnergie dun lectron li dtermine lorbitale quil occupe. Les
lectrons peuvent changer dorbitale par mission ou absorption dun photon dont lnergie gale la
diffrence dnergie potentielle entre ces orbitales Dautres mthodes de transfert dorbitale
comprennent les collisions avec des particules comme les lectrons. tels que lnergie. et la
projection de ce dernier sur un axe donn pris en gnral pour axe Oz. Les densits de probabilit
pour les quelque premires orbitales de latome dhydrogne.dsintgration des noyaux. Pour
schapper dun atome. Le moment angulaire orbital des lectrons est quantifi. Si le nombre
dlectrons est diffrent. chaque orbitale ne peut tre occupe au plus que par deux lectrons.
Chaque orbitale a son propre ensemble de nombres quantiques. Il nexiste quun ensemble
discret de ces nombres quantiques pour le noyau. il produit un moment magntique orbital
proportionnel son moment angulaire. Comme llectron est charg. Ceci peut arriver dans leffet
photolectrique. et leffet Auger. de spins diffrents en projection. quand un photon incident a
une nergie qui dpasse lnergie dionisation de llectron qui labsorbe. Le comportement
ondulatoire dun lectron li est dcrit par une fonction appele orbitale atomique. ce qui est
notamment la cause de la diffusion lectronneutrino. Llectron.
se caractrise par le fait quun atome possde un lectron mal li. lautre est le rducteur. comme
celui de sodium. Si lon met au contact un atome de sodium et un atome de chlore. Par
exemple. on trouve un atome qui possde encore une place libre dans sa dernire orbitale. o
des lectrons priphriques sont mis en commun par deux atomes voisins. Lespce chimique qui
capte llectron est loxydant. Dans une molcule. ce qui leur permet doccuper la mme orbitale
molculaire sans violer le principe dexclusion de Pauli de la mme manire que dans les
atomes. et occupent des orbitales molculaires.anion. elle. qui restent lis par attraction
lectrostatique. cependant. Les orbitales molculaires diffrentes ont des distributions spatiales
de densit dlectrons diffrentes. est ngligeable par rapport celui des lectrons. qui permettent la
formation de molcules. Au contraire.magntique total dun atome est gal la somme des
moments magntiques propres et orbitaux de tous les lectrons. Les ractions dchange
dlectrons sont fondamentales en chimie et sont dsignes sous le nom de ractions
doxydorduction. et donc un lectron qui sy mettrait serait solidement li. qui caractrise la liaison
covalente. qui va se loger dans la place qui lattend dans le chlore. La liaison chimique entre
atomes rsulte dinteractions lectromagntiques. On a donc alors un ion Na cation et un ion Cl.
pour les paires nonliantes. parce que toutes les orbitales dnergie infrieure sont occupes. et
du noyau. les lectrons sont distribus dans un grand volume autour des noyaux. de la mme
faon quils occupent des orbitales dans des atomes isols. Cest lexistence de paires liantes.
ct. Les liaisons les plus fortes sont les liaisons covalentes ou les liaisons ioniques. Un facteur
fondamental dans ces structures molculaires est lexistence de paires dlectrons cellesci sont
des lectrons de spins opposs. par exemple un atome de sodium Na . les lectrons se dplacent
sous linfluence de plusieurs noyaux. Cest la liaison ionique typique. Conductivitmodifier .
dcrites par les lois de la mcanique quantique. on trouve des lectrons avec une densit
maximale dans un relativement petit volume entre les atomes. le sodium va perdre son
lectron mal li. Celui du noyau. La liaison ionique. par exemple un atome de chlore Cl. comme
latome de chlore cit cidessus. dans les paires liantes cestdire les paires qui lient vraiment les
atomes ensemble. Les moments magntiques des lectrons qui occupent la mme orbitale
lectrons en paire sannulent.
Si un corps a trop dlectrons. Ces interaction sont dcrites mathmatiquement par les quations
de Maxwell. ils peuvent se dplacer comme les molcules dun gaz appel gaz de Fermi travers
la matire. les lectrons restent lis leurs atomes respectifs. la clrit. La plupart des
semiconducteurs ont un degr de conductivit variable entre les extrmes du conducteur et de
lisolant. Ces phnomnes sont la base de toute llectricit lectrocintique. chaque matriau a une
conductivit lectrique qui dtermine la valeur du courant lectrique quand un potentiel lectrique
est appliqu. temprature donne. le corps est dit neutre.. La prsence de ce type de bandes
permet aux lectrons dans un mtal de se comporter comme sils taient libres ou dlocaliss.
semblables aux lectrons rels Quand les lectrons libres se dplacent que ce soit dans le vide
ou dans un mtal ils produisent un courant de charges net. Si les charges squilibrent. Sil y a
trop dlectrons. tout premirement parce que les lectrons dlocaliss sont libres de transporter
lnergie thermique dun atome lautre. plutt que par le dplacement dlectrons. ou pas assez. qui
dit que le rapport de la conductivit thermique la . que lon appelle courant lectrique. mais cela
ne fera que dplacer le trou. En raison des collisions entre lectrons et atomes. lobjet est charg
ngativement. lectronique. Les mtaux forment de relativement bons conducteurs de la
chaleur. contrairement la conductivit lectrique. Cependant. radiolectricit. un courant peut tre
engendr par un champ magntique variable. Dans le cas contraire. ou permittivit du milieu.
Des exemples de bons conducteurs comprennent des mtaux comme le cuivre et lor. Des
lectrons se dplaant indpendamment dans le vide sont appels lectrons libres . Ce trou peut tre
combl par des lectrons voisins. qui engendre un champ magntique. la conductivit thermique
dun mtal est pratiquement indpendante de la temprature. Quand un champ lectrique est
appliqu. et le matriau se comporte comme un isolant. dans les mtaux. Par ailleurs les mtaux
ont une structure en bandes lectroniques qui contiennent des bandes lecroniques
partiellement remplies. cet objet a une charge lectrique statique totale nonnulle. la vitesse de
drive des lectrons dans un conducteur est de lordre du mm/s. cest leffet tribolectrique. Ceci
sexprime mathmatiquement par la Loi de Wiedemann et Franz. tandis que le verre et le
Teflon sont de mauvais conducteurs. Le potentiel lectrique ncessaire pour la foudre peut tre
engendr par un effet tribolectrique. Cependant la vitesse laquelle un changement de courant
en un point de la matire se rpercute sur les courants en dautres points. il est charg
positivement. Ceci se produit parce que les signaux lectriques se propagent comme une
onde. En fait les particules porteuses de charge dans les mtaux et autres solides sont des
quasiparticules des quasiparticules de charge lectrique ngative ou positive. De plus.Un clair
de foudre consiste en premier lieu en un courant dlectrons. On peut avoir dans des solides
une prdominance de la conduction de llectricit par le dplacement de trous. il peut y avoir
dans un solide des trous. De mme. pour quilibrer les charges positives des noyaux. qui sont
des endroits o manque un lectron. un peu comme des lectrons libres. avec une vitesse qui
ne dpend que de la constante dilectrique. Un corps macroscopique peut dvelopper une
charge lectrique par frottement. Dans tout matriau dilectrique. cestdire non attachs une
molcule particulire. se comportent aussi comme sils taient libres. Les lectrons. est
typiquement de la vitesse de la lumire dans le vide.
Ainsi. par laquelle ils perdent toute rsistivit au courant lectrique. les matires peuvent subir
une transition de phase. o la vitesse de la lumire est significativement infrieure c. Le
dplacement de sa charge dans le milieu va produire une lgre lumire appele rayonnement
Tcherenkov. la vitesse dun lectron peut sapprocher de la vitesse de la lumire dans le vide c.
cela conduit une dpendance du courant lectrique selon la temprature. Comme le dsordre
thermique du rseau du mtal accrot la rsistivit du milieu.conductivit lectrique est proportionnel
la temprature. les lectrons sont euxmmes des quasiparticules. Dans les conducteurs solides.
Il part de lunit et tend vers linfini quand v tend vers c. ils se comportent comme sils se
dcomposaient en deux autres quasiparticules chargeon et spinon. . est inject dans un milieu
dilectrique comme leau. Quand ils sont fortement confins aux tempratures proches du zro
absolu. le mcanisme selon lequel fonctionnent les supraconducteurs haute temprature reste
lucider. ce qui rend de plus en plus difficile de lacclrer partir du repre de lobservateur.
phnomne appel supraconductivit.. quand la vitesse dun lectron se rapproche de la vitesse de
la lumire. si bien quelles peuvent se chevaucher. Cependant. Dans la thorie BCS. La premire
transporte le spin et le moment magntique. Le facteur de Lorentz en fonction de la vitesse.
cestdire se dplaant une vitesse proche de c. sa masse relativiste augmente. Si un lectron
relativiste. la seconde la charge lectrique. ce comportement est expliqu par des paires
dlectrons formant des bosons qui entrent dans ltat connu sous le nom de condensat de
BoseEinstein. Mouvement et nergiemodifier Selon la thorie dEinstein de la relativit restreinte.
Quand on les refroidit endessous dune temprature critique. vitant ainsi les collisions avec les
atomes qui normalement crent la rsistance lectrique. Ces paires de Cooper voient leur
mouvement coupl la matire environnante par des vibrations du rseau nommes phonons.
mais jamais latteindre. du point de vue dun observateur. Les paires de Cooper ont un rayon
denviron nm. il va se dplacer plus vite que la lumire dans le milieu.
dfini comme . puisque la masse de llectron est . assez petite pour explorer des structures
bien plus petites que la taille dun noyau atomique. la longueur donde est environ . il a une
longueur donde de de Broglie caractristique. Elle est donne par e h/p. m. que les
composants du noyau avaient en effet une sousstructure quarks et gluons . il ntait plus
possible de mettre en vidence de sousstructure ni des lectrons. mais qu lchelle de la
longueur donde de de Broglie des lectrons ainsi acclrs. Par exemple. MeV/c. ni des quarks. o
v est la vitesse de la particule. o h est la constante de Planck et p le moment. Formation au
Big Bangmodifier La thorie du Big Bang est la thorie scientifique la plus largement accepte
pour expliquer les premiers stades de lvolution de lUnivers. Le moment relativiste dun tel
lectron est fois celui que la mcanique classique prdirait un lectron de cette vitessenote .Les
effets de la relativit spciale sont bass sur une quantit appele facteur de Lorentz. Ils avaient
donc des nergies suffisantes pour ragir ensemble et former des paires dlectronpositron . Il
sest avr dans les expriences de diffusion profondment inlastique deep inelastic scattering.
lacclrateur linaire de SLAC peut acclrer un lectron jusqu environ GeV. Pour llectron de GeV
du SLAC. et les photons avaient des nergies moyennes suprieures MeV. les tempratures
dpassaient K. Comme un lectron se comporte comme une onde. Ceci donne une valeur
denviron pour . Pendant la premire milliseconde du Big Bang. Formation des lectrons de
luniversmodifier Production dune paire par collision dun photon avec un noyau datome.
Lnergie cintique Ke dun lectron se dplaant la vitesse v est o me est la masse de llectron. une
vitesse donne.
pendant le processus de leptognse. ce qui recre de nouveaux lectrons. dans un processus
appel nuclosynthse primordiale.llectron. Cet excs a compens lexcs des protons sur les
antiprotons. relchant un proton.o est le photon. Le rsultat net est une rduction constante du
nombre dlectrons. il y a en fin de compte plus dlectrons que de positrons. de schapper du
rayon de Schwarzschild. Tous les neutrons rsiduels ont subi une dsintgration . Il en rsulte
quun lectron sur environ un milliard a survcu au processus dannihilation. ainsi quun tout petit
peu de lithium. Au bout de sa vie. avec une vie moyenne de mille secondes. Ce processus a
culmin au bout de minutes. les lectrons restants restent trop nergiques pour se lier aux
noyaux atomiques.. et lunivers en expansion devient transparent au rayonnement. dans le
processus appel asymtrie baryonique. o les atomes neutres sont forms. Pour la priode allant
jusqu ans. Les positrons ainsi produits sannihilent immdiatement avec les lectrons. une toile
plus lourde que masses solaires peut subir un effondrement gravitationnel pour former un
trou noir. leur distribution spatiale alatoire peut permettre lune dentre elles apparaissent
lextrieur ce processus est nomm effet tunnel quantique. par le processus o n est un neutron.
ces objets stellaires massifs exercent une attraction gravitationnelle assez forte pour
empcher tout. relchant des photons qui rchauffent lunivers pour un temps. un lectron et un
antineutrino. Dans une toile. la nuclosynthse stellaire aboutit la production de positrons par
fusion de noyaux atomiques et dsintgration des noyaux ainsi produits. qui leur tour peuvent
subir des dsintgrations . et la conservation de la charge par un nombre gal de
transformations de protons en neutrons. ce qui rsulte en une charge nette nulle pour
lunivers. On pense ainsi que des lectrons et des positrons sont crs lhorizon trou noir de ces
restes dtoiles. Cependant. Il y a donc pendant cette priode un quilibre entre lectrons.
Inversement. Selon la physique classique. qui transforme lexcs de protons en neutrons.
Cependant on pense que les effets quantiques peuvent permettre que du rayonnement de
Hawking cette distance. des paires lectronpositron sannihilent pour mettre des photons
nergiques. e le positron et e. Quand des paires de particules virtuelles comme un lectron et
un positron sont cres au voisinage de lhorizon. mme le rayonnement lectromagntique. en
produisant des rayons gamma. La plupart des lectrons et des positrons survivants
sannihilent. formant des isotopes de lhydrogne et de lhlium. Les protons et neutrons qui ont
survcu ont commenc ragir ensemble. Au bout de secondes. la temprature de lunivers est
tombe audessous de la valeur o la cration de paire positronlectron peut avoir lieu. Le
potentiel gravitationnel du trou noir peut alors fournir lnergie qui transforme cette particule
virtuelle . p un proton et un antineutrinolectron. Pour des raisons encore inconnues. qui se
dsintgre en nickel Ni. Ce qui suit est une priode que lon appelle la recombinaison. Formation
dans les toilesmodifier Environ un million dannes aprs le big bang. positrons et photons. la
premire gnration dtoiles commence se former. Un exemple en est le nuclide cobalt Co. le
processus dvolution des toiles peut aboutir la synthse de noyaux lourds instables.
ce qui rsulte en une perte nette de massenergie du trou noir. allant du soudage aux
acclrateurs de particules en passant par les tubes cathodiques. Quand ces particules
rencontrent des nuclons dans latmosphre terrestre. comprenant des pions. Le muon est un
lepton produit dans la haute atmosphre par la dsintgration dun pion. Les rayons cosmiques
sont des particules se dplaant dans lespace avec de trs grandes nergies. tandis que des
tlescopes ddis peuvent dtecter les plasmas dlectrons dans le cosmos. lautre membre de la
paire reoit une nergie ngative. Plus de la moiti du rayonnement cosmique observ au niveau
du sol consiste en muons. Donc. Observationmodifier Les appareils de laboratoire usuels
sont destins mesurer des diffrences de potentiel. Le rythme du rayonnement Hawking crot
quand la masse dcrot. Mais il est moins connu quils sont aussi capables de contenir et
dobserver des lectrons individuels. son tour. des intensits de courant. Formation dans les
rayons cosmiquesmodifier Une grande gerbe dans lair engendre par un rayon cosmique
nergique fappant latomsphre terrestre. ce qui finit par provoquer lvaporation du trou noir et
son explosion finale. avec de nombreuses spcialisations. la radiothrapie ou les lasers
lectrons libres. Les lectrons ont beaucoup dapplications. les microscopes lectroniques. o est
un muon et un neutrinomu. ainsi que des plasmas dlectrons. pour le pion ngatif . Des
vnements avec des nergies jusqu eV ont t observs. le muon va se dsintgrer pour former un
lectron ou un positron. .en une particule relle. En change. elles engendrent une gerbe de
particules. des frquences. ce qui lui permet de rayonner dans lespace.
Le moment magntique de llectron a t mesur avec une prcision de chiffres significatifs. La
mise au point des piges de Paul et de Penning permet de contenir des particules charges
dans un petit volume pour de grandes dures. des raies dabsorption apparaissent dans le
spectre du rayonnement transmis. en . pour angle resolved photoemission spectroscopy. ce
qui provoque des missions dnergie dtectables avec des radiotlescopes. Dans les conditions
de laboratoire. Les scientifiques ont utilis des flashs trs brefs de lumire impulsions de
attoseconde. Lobservation distance des lectrons exige la dtection de lnergie quils rayonnent.
Quand un lectron passe dun niveau dnergie dun atome un autre. ce qui permet la mesure
des proprits spcifiques telles que lnergie. ce qui. LARPES peut tre utilise pour dterminer la
direction. . qui consiste en ondes provoques par des variations synchronises de la densit
dlectrons. soit s. Le gaz dlectrons peut subir une onde de plasma. la vitesse et les diffusions
des lectrons au sein du solide. Les mesures spectroscopiques de lintensit et de la largeur de
ces raies permet de dterminer la composition et les proprits physiques dune substance. . Par
exemple. les lectrons libres forment un plasma qui rayonne de lnergie par bremsstrahlung.
Ceci permet des mesures prcises des proprits des particules. Les premires images vido de la
distribution en nergie dun lectron ont t captures par un groupe de luniversit de Lund en Sude.
le spin ou la charge. quand les atomes sont irradis par une source spectre large. Chaque
lment ou molcule montre un ensemble caractristique de raies spectrales. tait une prcision
suprieure la mesure de toute autre constante physique.. il absorbe ou met un photon une
frquence caractristique. qui ont permis pour la premire fois dobserver le mouvement de
llectron. Cette technique utilise leffet photolectrique pour mesurer le rseau rciproque
reprsentation mathmatique des structures priodiques utilise pour dduire la structure
originelle. dans des environnements riches en nergie comme la couronne des toiles. les
interactions dun seul lectron peuvent tre observes au moyen de dtecteurs de particules. on a
utilis un pige de Penning pour contenir un lectron unique pendant mois. La frquence dun
photon est proportionnelle son nergie. En fait. en fvrier . Dans une occasion. comme le
spectre dabsorption de lhydrogne. La distribution des lectrons dans les solides peut tre
visualise par Spectromtrie photolectronique UV analyse en angle aussi connue sous le sigle
anglais ARPES.Les aurores polaires sont principalement provoques par des lectrons
nergiques pntrant dans latmosphre.
la thrapie par faisceaux dlectrons est utile pour traiter des lsions de la peau comme le
carcinome basocellulaire. Le traitement par faisceau dlectrons est utilis pour lirradiation des
matriaux pour changer leurs proprits physiques ou striliser des produits usage mdical ou
alimentaire. on fait des faisceaux dlectrons avec des acclrateurs linaires pour le traitement
des tumeurs superficielles. Pour cette raison la lithographie par faisceau dlectrons est utilise
principalement pour la production dun petit nombre de circuits intgrs spcialiss. simulant leffet
de gaz ionisants pendant la rentre atmosphrique. sa lenteur. Les acclrateurs de particules
utilisent des champs lectriques pour propulser les lectrons et les positrons haute nergie. que
lon ne saurait pas souder autrement. elles mettent un rayonnement synchrotron. la ncessit
de travailler sous vide et la tendance des lectrons diffuser dans le solide. et ce dhabitude
sans mtal dapport. Cette technique de soudage doit tre utilise dans le vide pour viter la
diffusion du faisceau par le gaz avant son arrive sur la cible. qui peut tre utilis des fins
diverses. mm. un modle de la navette spatiale est vise par un faisceau dlectrons... . Cette
technique est limite par son cot lev. typiquement cm pour des lectrons dans la gamme de
MeV. . En radiothrapie. Quand ces particules passent travers des champs
magntiques.Applications du plasmamodifier Faisceaux de particulesmodifier Pendant un test
en soufflerie de la NASA. qui permet des densits dnergie jusqu W/cm sur une tache troite de
. Les faisceaux dlectrons sont utiliss pour le soudage. La lithographie faisceau dlectrons est
une mthode de gravure pour les semiconducteurs une finesse meilleure que le micron.
Comme un faisceau dlectrons ne pntre qu une profondeur limite avant dtre absorb. Un
faisceau dlectrons peut tre utilis pour complter le traitement de zones qui ont t irradies aux
rayons X. Le dernier problme limite la finesse environ nm. Article dtaill Rayonnement
synchrotron. Elle peut aussi tre utilise pour souder des mtaux trs bons conducteurs de la
chaleur.
les microscopes lectroniques sont limits par la longueur donde de de Broglie de llectron. Le
microscope lectronique en transmission fonctionne avec un faisceau dlectrons passant
travers une couche de matire. La technique RHEED utilise la rflexion dun faisceau dlectrons.
puis projet agrandi sur un rcepteur. Il y a deux types principaux de microscopes lectroniques
en transmission et balayage. et langle dincidence entre et . Le microscope lectronique dirige
un faisceau dlectrons focalis sur un spcimen. Par comparaison. tant lachat qu lentretien. En
enregistrant ces changements du faisceau. leur angle. . Lnergie ncessaire pour les lectrons
est typiquement de lordre de eV. par exemple est . nm. Microscopiemodifier La diffraction
dlectrons de basse nergie est une mthode de bombardement dun cristal avec un faisceau
collimat dlectrons. comme leur direction de vol. angles faibles avec la surface. leur phase
relative ou leur nergie. Cette capacit fait du microscope lectronique un instrument de
laboratoire utile pour limagerie haute rsolution. par ltalement moyen des nergies des
constituants du systme. Dans les microscopes balayage. Cette longueur donde. certains
lectrons changent de proprits. Le rayonnement synchrotron peut aussi tre utilis pour ce que
lon appelle le refroidissement des faisceaux dlectrons. Corrig daberrations. En lumire bleue.
ce qui provoque une polarisation du faisceau dlectrons un processus nomm effet
SokolovTernov ennote . avec observation des structures de diffraction afin de dterminer la
structure du cristal.Lintensit de ce rayonnement dpend du spin. Les faisceaux dlectrons
polariss peuvent tre utiles pour diverses expriences. nm pour des lectrons acclrs par un
potentiel de V. limage est produite en balayant le spcimen avec un faisceau dlectrons focalis
finement.. comme dans une tlvision. Lnergie de faisceau est typiquement dans la gamme de
keV. pour caractriser la surface de matriaux cristallins. il est capable dune rsolution infrieure .
pour les deux types de microscopes. Les grandissements vont de fois de fois ou plus. cest
dire pour diminuer les carts moyens entre leurs nergies. notamment celles qui ont trait aux
proprits lies au spin. les microscopistes peuvent produire des images du spcimen la rsolution
atomique. Pendant les interactions des lectrons avec le spcimen. ce qui suffit largement
rsoudre des atomes individuels. Cependant les microscopes lectroniques sont des
instruments chers. Articles dtaills Microscopie lectronique en transmission et Microscopie
lectronique balayage. les microscopes optiques ont une rsolution limite par la diffraction
denviron nm. Laspect ondulatoire des lectrons est largement utilis au XXIe sicle dans
certains modes dutilisation. Cette expression est utilise par analogie avec la dfinition de la
temprature thermodynamique.
Les tubes lectroniques utilisaient le courant dlectrons pour manipuler des signaux lectriques.
Les capteurs photographiques utilisent leffet photolectrique les photons incidents produisent
des lectrons libres au sein dune matrice de dtecteurs qui sont par la suite compts lors de la
lecture du capteur. La microsonde de Castaing est une forme de microscope lectronique
balayage. tels que les transistors. . Article dtaill Capteur photographique. o lon sintresse aux
rayons X mis par lchantillon sous limpact du faisceau dlectrons. chaque photon absorb par la
photocathode dclenche une avalanche dlectrons qui produit une impulsion de courant
dtectable. Le microscope effet tunnel utilise leffet tunnel des lectrons entre une pointe de
mtal aigu et le spcimen. Autres applicationsmodifier Article dtaill Laser lectrons libres. les
crans dordinateur et les postes de tlvision. photographie. Article dtaill Photomultiplicateur. Le
laser lectrons libres met un rayonnement lectromagntique cohrent de haute brillance dans un
grand domaine de frquences. Article dtaill Tube cathodique. Article dtaill Microscope effet
tunnel. .. Leur rendement et leur versatilit font quils ont supplant la plupart des usages de la
pellicule photographique. Les lectrons sont au cur des tubes rayons cathodiques. Ils ont
maintenant t largement supplants par les dispositifs semiconducteurs. et peut produire des
images de sa surface avec la rsolution dun atome. Une analyse spectromtrique de ce
rayonnement permet de tracer une carte microscopique des concentrations dlments prsents
dans lchantillon. que lon a trs largement utiliss comme systmes de visualisation dans les
instruments de laboratoire. Dans un tube photomultiplicateur. Article dtaill Tube lectronique.
Les applications en imagerie sont diverses astronomie. observation militaire. des microondes
aux rayons X mous.Article dtaill Microsonde de Castaing. et ils ont jou un rle critique dans le
dveloppement de la technologie de llectronique. cinmatographie dans des gammes de
longueur donde allant de lultraviolet linfrarouge.
/. les quarks. tandis que sa masse lui est de fois suprieure. rechercher Le modle standard
classe les particules lmentaires en deux grandes familles les fermions et les bosons. le
neutrino et les quarks sont des fermions. les fermions obissent la statistique de FermiDirac et
les bosons obissent celle de BoseEinstein. laissant sa place un lectron.. les leptons. on
connat llectron cette particule stable est de masse fois moindre que celle du proton. qui ne
sont pas soumis linteraction forte . s. Il na quune charge faible alors que llectron possde
aussi une charge lectrique. llectron. Sommaire masquer Les leptons Les quarks Le principe
dexclusion de Pauli Proprits des fermions Liens internes Les leptonsmodifier Article dtaill
Lepton. Il existe trois types de neutrinos . le muon se dsintgre en . le neutrino lectronique e
mis lors de la dsintgration transformation dun neutron en proton . Formellement. le muon
cette particule instable a la mme charge que llectron et est fois plus massive que ce dernier.
lencyclopdie libre. . Il se dsintgre en . Les fermions sont les particules spin demientier
cestdire /. le tauon cette particule trs instable est de mme charge que llectron. et de charge
ngative e . laissant sa place un neutrino et un antineutrino . qui sont soumis toutes les
interactions de la nature. le neutrino le plus lger des fermions. Il na presque aucune
interaction avec la matire. . le muon. un neutrino et un antineutrino . Laiss luimme.Fermion
Un article de Wikipdia. Dans la famille des leptons. . . /. s par le biais de linteraction faible. le
neutrino mis lors de la dsintgration dun muon .. Aller Navigation. Les autres fermions sont
tous composs. Les fermions se regroupent en deux familles .
en plus. si les bosons peuvent tre vecteurs dinteractions. produits en laboratoire. On compte
six reprsentants de la famille des quarks le quark down d. Le principe dexclusion de
Paulimodifier Le principe dexclusion de Pauli formul en par Wolfgang Pauli interdit deux
fermions de se trouver au mme endroit dans le mme tat quantique. une charge lectrique et
les quarks naturels qui ne sont pas obtenus en laboratoire ont la fois des charges lectrique et
faible mais aussi une charge de couleur le soumettant linteraction forte. les fermions
prsentent une nature duale. mais est dans tous les cas bien suprieure celle de llectron.
llectron a. Leur masse varie. les fermions apparaissent tous comme des particules cest le
cas de llectron. ce nest jamais le cas pour les fermions. Ainsi dans latome.. lchelle
macroscopique. du muon et de tous les autres fermions. Ils possdent une charge de couleur
qui les soumet linteraction forte. En raison de leur faible masse les neutrinos et ont une
masse bien infrieure celle de llectron. cestdire quil peuvent se comporter comme des
particules mais aussi comme des ondes. la plus importante des interactions. On remarque
galement que tous les fermions ont une charge quelconque le neutrino a une charge faible.
Enfin. ces trois types de neutrinos sont stables. d et u. Tableau rcapitulatif Fermions
lmentaires Quarks Leptons Fermions composs Nuclons Hyprons . le neutrino mis lors de la
dsintgration du tauon. Proprits des fermionsmodifier lchelle quantique. u et d et neutrons d.
Les neutrinos sont probablement les particules les plus abondantes de lUnivers. tous les
lectrons ont des nombres quantiques diffrents . Les quarks sassocient par triplets pour
former protons u. le quark up u. le quark strange s et trois autres. cest galement le cas dans
tous les autres systme de fermions. Les quarksmodifier Article dtaill Quark.
Dcouverte . Aller Navigation. rechercher Gluon Proprits gnrales Classification Boson
Composition lmentaire Groupe Boson de jauge Interactions Forte Proprits physiques Masse
Charge lectrique Spin Dure de vie Stable Historique Prdiction Han. lencyclopdie libre. Nambu
et Greenberg.Charg ./ e / stable down up neutrino lectro lectroniqu n e neutrino muonique
neutrino taunique proto neutro n n Sigma Ksi Omg aSigma Sigma Ksi Lambd a Lambd a
stran charm instab ge ed le beaut top y muon tauon Gluon Un article de Wikipdia.
antibleue. Liens externes o . et antirouge. Ils permettent ainsi lexistence des protons et des
neutrons. comme les quarks et une anticharge de couleur comme les antiquarks.Le gluon
est le boson responsable de linteraction forte. Les gluons confinent les quarks ensemble en
les liant trs fortement. un pour chaque combinaison de charge et danticharge de couleur
rouge. vert. Dans la thorie de la chromodynamique quantique quantum chromodynamics. ce
qui rend lanalyse mathmatique de linteraction forte trs complique. vert ou bleu. de mme que
la nouvelle charge de couleur du quark. ce qui donnerait les gluons suivants . Il y a diffrentes
sortes de gluons. ils peuvent aussi interagir avec dautres gluons. qui est utilise aujourdhui
pour dcrire linteraction forte. Articles connexes o . antivert. ainsi que des autres hadrons et
donc de lunivers que nous connaissons. les gluons sont changs lorsque des particules
possdant une charge de couleur interagissent. Sommaire masquer Caractristiques de charge
et masse des gluons Pourquoi ny atil que gluons au lieu de Preuve exprimentale Origine des
gluons Voir aussi o . Lorsque deux quarks changent un gluon. bleue. notes et rfrences
Caractristiques de charge et masse des gluonsmodifier Leur masse est probablement nulle
quoiquil nest pas exclu quils puissent avoir une masse de quelques MeV Leur charge
lectrique est nulle Ils ne possdent quun spin . le gluon se chargeant dune anticouleur
compensant la perte du quark. Chaque gluon porte une charge de couleur rouge. en fonction
de leur charge et de leur anticharge de couleur. tant donn que les gluons portent euxmmes
une charge et une anticharge de couleur. ou QCD. leur charge de couleur change . Pourquoi
ny atil que gluons au lieu de modifier A priori il pourrait y avoir types de gluons.
Une explication plus dtaille en anglais peut tre trouve ici. chacun pouvant tre reprsent par
une combinaison linaire des tats fondamentaux aussi appels tats propres lists cidessus. du
fait que les tats compltement neutres du point de vue de la couleur ninteragissent pas par
interaction forte Ceci implique alors que les tats fondamentaux cits plus haut ne sont plus
tous indpendants. Preuve exprimentalemodifier La premire trace exprimentale des gluons a t
dcouverte en dans lacclrateur de particules PETRA collisions lectronpositron du laboratoire
DESY Hambourg. du point de vue mathmatique il existe un nombre infini de gluons. ce qui
permet lexistence des protons et des neutrons. Cependant. lencyclopdie libre. Cette relation
rduit de le nombre de degrs de libert correspondants. la chromodynamique quantique nous
apprend que la relation linaire suivante lie des tats fondamentaux. librant les quarks de
lemprise des gluons et crant un tat de la matire encore jamais observ . Ces collisions
devraient produire une temprature plus de fois suprieures celle qui rgne au coeur du Soleil
ce qui devrait en quelque sorte faire quotfondrequot les protons et les neutrons de la matire.
Une exprience de Physique nuclaire et hadronique nomme ALICE vise tudier ce plasma.
pour mieux comprendre la ChromoDynamique Quantique. les gluons ont confin les quarks
ensemble. un gluon pourrait tre reprsent par ltat combin . Ce plasma sera produit au LHC
Large Hadron Collider du CERN. puis alors que ce plasma se refroidissait.. Il ny a plus que
degrs de libert disponibles. par collisions collision nuclonnuclon dions lourds de plomb trs
haute nergie. lorsque la preuve dune collision jets fut faite le troisime jet fut ainsi attribu
lmission dun gluon par un des quarks produits.. Redirig depuis Modle standard physique
Aller Navigation. Cet tat est dit Plasma de Quarks et de Gluons PQG. rechercher . Origine
des gluonsmodifier Selon la thorie du Big Bang. donc tats fondamentaux linairement
indpendants. Ce genre de combinaisons dtats est assez courant en mcanique quantique.
Par exemple. lUnivers primordial tait une temprature et une pression telles que les quarks et
les gluons devaient tre totalement libres dconfins . ainsi que des autres hadrons. En fait.
donc gluons. le plasma de quarks et de gluons . Modle standard physique des particules Un
article de Wikipdia.
Le modle standard de la physique des particules est une thorie qui dcrit les interactions
forte. La ncessit de cette thorie vient du fait de lincapacit totale. les physiciens ont essay de
classer ces particules.Pour les articles homonymes. Troisime gnration Les forces
fondamentales de lunivers Les particules ou quanta de champ Dfauts du modle standard o .
cestdire quelle distingue des familles de particules par les forces auxquelles elles sont
sensibles. force. Sommaire masquer Bref historique Les particules ou quanta de matire o .
en physique. Cest une reprsentation qui sapplique aux objets quantiques et qui tente
dexpliquer leurs interactions. Rfrences Voir aussi o . Les problmes de jauges Critiques Notes
et rfrences o . agglomrat de protons et de neutrons. Deuxime gnration o . Bibliographie Bref
historiquemodifier A la suite dErnest Rutherford qui a dmontr que les atomes taient constitus
dun noyau. autour duquel tournaient des lectrons. comme les dsintgrations nuclaires. Notes
o . faible et lectromagntique. faisant apparatre des centaines de particules. La valeur de
chacun de ces paramtres nest pas fixe par des principes premiers mais doit tre dtermine
exprimentalement. Le modle standard possde paramtres libres dont pour dcrire les
paramtres de masse des neutrinos qui dcrivent entre autres les masses des particules
lmentaires ainsi que leurs diffrents couplages. Elle est btie sur le triptyque particule. . de
nombreuses expriences de collisions atomiques ont eu lieu. mdiateur. ainsi que lensemble
des particules lmentaires qui constituent la matire. chaque force sexerant au moyen de
mdiateurs changs par les particules qui y sont soumises. voir Modle standard. de dcrire
correctement les phnomnes nuclaires. Pour sy retrouver. Liens externes o . Les trois familles
de fermions o . Premire gnration o .
Les particules lmentaires de matire se rpartissent en leptons et en quarks.. plus leve chaque
gnration. tandis que les neutrons sont forms dun quark up et de deux down. Premire
gnrationmodifier Particule Notati on e Charge lectrique Charge forte Masse keV/c Spi n /
lectron . Ils dcouvrirent ensuite que msons et baryons taient en fait des particules composes.
mais dont les autres caractristiques taient opposes par exemple. comme le mson . champ
quantique.Pour commencer. Puis ils classrent les particules de matire. plus lgres. quantum
de champ associ dj mentionn plus haut. Les particules ou quanta de matiremodifier Les
particules lmentaires de matire sont des fermions. ils sont donc de spin demientier k / et sont
soumis au principe dexclusion de Pauli. organis autour du triptyque quantum de matire. Les
particules de deuxime et troisime gnrations sont instables et se dsintgrent rapidement en
particules de premire gnration. les msons du grec mesos moyen. et llectron correspond un
positron de charge lectrique positive. En effet. Voici un tableau regroupant par gnration les
diffrents leptons et quarks. quils regrouprent alors sous le vocable de hadrons du grec
hadros fort. suivant trois gnrations qui ne diffrent lune de lautre que par la masse. Ils ont
ainsi abouti au Modle Standard. Les fermions obissent la statistique de FermiDirac . Pour ne
pas surcharger ce tableau. ils firent la distinction entre particules ou quanta de matire et de
champs. les protons sont forms de deux quarks up et dun down. comme llectron ou le
neutrino . Seules les particules de premire gnration forment la matire ordinaire. Les autres
baryons furent appels hyprons. comme le proton ou le neutron. de loin les plus nombreuses.
Les physiciens constatrent par ailleurs qu chacune de ces particules correspondait une
antiparticule de mme masse. les antiparticules ny sont pas reprsentes. Protons et neutrons
furent qualifis de nuclons en raison de leur rle essentiel dans les noyaux atomiques et de
leurs masses voisines.. les baryons du grec barys lourd. en trois catgories suivant leur
masse les leptons du grec leptos lger. au proton correspond un antiproton de charge
lectrique ngative.
vert. bleu rouge. GeV/c Spi n / Tau Neutrino tau Quark Top Quark Bottom rouge. GeV/c t / /
b / / .Neutrino lectronique Quark Up e rouge. vert. bleu . bleu lt eV/c / GeV/c . bleu rouge.
bleu rouge. vert. vert. vert. GeV/c MeV/c Spi n / Muon Neutrino mu Quark Charm Quark
Strange / c / / s / / Troisime gnrationmodifier Particule Notati on Charge lectrique Charge
forte Masse . vert. bleu lt eV/c MeV/c MeV/c / u / / Quark Down d / / Deuxime
gnrationmodifier Particule Notati on Charge lectrique Charge forte Masse MeV/c lt eV/c
rouge.
dites de champ. Les quarks ne peuvent exister isolment. mdiateur de la force
lectromagntique .et . la thorie lectrofaible en fait. qui assure la cohsion du noyau atomique .
Les bosons ont un spin entier et peuvent coexister entre eux dans le mme tat quantique.
Dans ce dernier cas. elle associe force faible et force lectromagntique et englobe donc
llectrodynamique quantique. cestdire quelles obissent la statistique de BoseEinstein. les trois
dernires tant regroupes dans le modle standard . la force de gravitation elle sexerce sur
toutes les particules proportionnellement leur masse . supports de ces forces. Ces quatre
forces sont dcrites respectivement par quatre thories . ou de trios de quarks les baryons.
Tous les hadrons dont la dcouverte a t confirme PDG se prsentent sous forme de paires
quarkantiquark les msons. Ainsi par exemple dsigne la reprsentation triviale ce qui signifie
que la particule nest pas charge sous le groupe correspondant. Cest dailleurs pourquoi ces
particules virtuelles sont aussi appeles particules messagres ou mdiateurs . la force forte. de
masse et charge nulles. . Les particules ou quanta de champmodifier Pour chacune des
forces fondamentales. Les diffrents bosons dcrit par le modle standard sont le photon de
spin plus prcisement dhlicit . qui consiste essentiellement transmettre les forces
fondamentales. Ce sont des bosons. Les forces fondamentales de luniversmodifier Elles
sont au nombre de quatre . et dont drive la force nuclaire. A la diffrence du cas de
llectrodynamique quantique les charges faibles et fortes ne sont pas des nombres
proprement parler mais des reprsentations des groupes SU et SU qui dcrivent
mathmatiquement respectivement linteraction faible et linteraction forte. la relativit gnrale.
Les particules de champ peuvent tre relles ou virtuelles. la chromodynamique quantique. . . .
. elles ont une dure dexistence extrmement brve et sont observes indirectement par leur
action. . qui sexerce entre les quarks. . la force lectromagntique elle sexerce sur les
particules de matire lectriquement charges . la force nuclaire faible elle concerne seulement
certains quarks et leptons et est responsable des radioactivits . llectrodynamique quantique.
il existe des particules.
Critiquesmodifier Selon Alain Connes. Ceci est dailleurs un sujet cher aux thories de grande
unification. bien que lon souponne avoir aperu leur trace dans certaines collisions observes
au CERN. ces particules. En date de . qui permettent en principe dexpliquer ces symtries en
les incluant comme sousgroupes dun groupe plus large que les trois premiers. mdiateurs de
la force forte. gluons de spin plus prcisement dhlicit et de masse nulle. Aller Navigation.
aucune thorie audel du modle standard nexplique de manire prcise lexistence de ces trois
familles. rien ne dit quil nexiste pas dautres familles. qui sont des champs scalaires. et
surtout. W et Z . La masse du quark u est de lordre du MeV. rechercher Neutrinos . Ces
bosons nont pas encore t officiellement dtects. De la mme faon que pour les familles de
fermions. SU et SU. Leur existence sera en principe dfinitivement tablie ou rfute dans le
cadre des nouvelles expriences mises en place au LHC qui a t mis en service le septembre .
mais dans des gammes de masse trs diffrentes.c. supposs confrer leur masse aux autres
particules par un mcanisme de brisure spontane de symtrie appel dans ce cadre le
mcanisme de Higgs. Dautre part. dits aussi bosons faibles. lencyclopdie libre. Le groupe
mathmatique SU aurait pu convenir et cest sur lui que reposait la thorie de la Grande
Unification GUT en anglais. il faut ajouter un ou plusieurs bosons de Higgs de spin . Neutrino
Un article de Wikipdia. mdiateurs de la force faible les bosons W . Dfauts du modle
standardmodifier Les trois familles de fermionsmodifier Le modle standard ne prdit pas
pourquoi il existe trois gnrations de fermions portant les mmes charges. elle prdisait la
dsintgration des protons. rien ninterdit lexistence de sous groupes de symtries. Lunitarit de la
matrice CKM est un test sensible de lexistence dune autre gnration de fermions. bosons
intermdiaires de spin et de masse leve.cnote alors que celle du t est de lordre de GeV. qui
na jamais t observe exprimentalement. Mais cette symtrie de jauge compliquait le modle
standard en obligeant postuler bosons. Les problmes de jaugesmodifier Le lagrangien de
jauge du modle standard est compos de trois symtries internes aux particules U. personne
ne pense que le modle standard soit le fin mot de lhistoire surtout cause du trs grand nombre
de paramtres libres quil contient.
bien que trs petite. Sommaire masquer Histoire Caractristiques physiques o .c lt MeV.
Articles connexes o .Proprits gnrales Classification Leptons Composition lmentaires Proprits
physiques e lt . Rfrences Voir aussi o . est diffrente de zro. Toutefois. Masse o . Liens
externes . Lexistence du neutrino a t postule pour la premire fois par Wolfgang Pauli pour
expliquer le spectre continu de la dsintgration bta ainsi que lapparente nonconservation du
moment cintique. Notes o .c Masse lt keV. Longtemps sa masse fut suppose nulle.
Naissance Types de dtecteurs de neutrinos Expriences actuelles Les tlescopes neutrinos
Les neutrinos audel du modle standard Notes et rfrences o . Section efficace dinteraction o .
eV. Bibliographie o .c Charge lectrique Spin Dure de vie Stable Le neutrino est une particule
lmentaire du modle standard de la physique des particules. des expriences ralises en au
SuperKamiokande ont montr que celleci. Cest un fermion de spin .
Ils sont appels daprs le lepton qui leur est associ dans le modle standard. Leur section
efficace dinteraction sa probabilit dinteragir est donc trs faible car il sagit dune force courte
porte. ils interagissent uniquement par interaction faible la gravit bien que prsente est
ngligeable. confront au problme du spectre en nergie de la dsintgration . le neutrino
muonique ou neutrinomuon . le neutrino et son antiparticule sont deux particules diffrentes .
comme le sont les autres fermions lmentaires du modle standard. En . Sur milliards de
neutrinos de Mev qui traversent la Terre. Il en existe donc trois saveurs. une pour chaque
famille de leptons le neutrino lectronique ou neutrinolectron e. si le neutrino est une particule
de Majorana. Cette nature implique un certain nombre de consquences importantes. Enrico
Fermi lui donne le nom de neutrino en en lincorporant dans sa thorie de linteraction faible.
cest en fait lantineutrino lectronique. La section efficace dun neutrino de GeV compare celle
dun lectron et dun proton de mme nergie est approximativement dans le rapport / / . Le
neutrino a une charge nulle et son hlicit est gauche le spin pointe dans la direction oppose
au mouvement . Goldhaber et ses collgues en . le neutrino muonique est dcouvert
Brookhaven. au CERN.Histoiremodifier En . un seul va interagir avec les atomes constituant
la . qui accompagne la formation dun lectron conservation du nombre leptonique lors de la
transformation dun neutron en proton par Frederick Reines et Clyde Cowan auprs dun
racteur nuclaire. Caractristiques physiquesmodifier Les neutrinos sont des particules
lmentaires appartenant aux leptons fermions de spin . le neutrino tauique ou neutrinotau .
Section efficace dinteractionmodifier Les neutrinos ne possdant pas de charge lectrique ni de
couleur. Le neutrino est dcouvert exprimentalement en . Wolfgang Ernst Pauli invente le
neutrino pour satisfaire le principe de conservation de lnergie. le neutrino et lantineutrino
sont une seule et mme particule. le LEP. En . Lune des interrogations majeures au sujet du
neutrino concerne la nature de la relation entre le neutrino et lantineutrino si le neutrino est
une particule de Dirac. par exemple au niveau de lasymtrie matireantimatire de lUnivers. Le
neutrino tau est dcouvert en dans lexprience DONUT. dmontre quil ny a que trois familles de
neutrinos. hlicit droite pour lantineutrino comme la dmontr lexprience de M.
ont montr que les neutrinos peuvent. Il faudrait une paisseur dune annelumire de plomb
pour arrter la moiti des neutrinos de passage. Massemodifier Dans le modle standard
minimal. muonique ou tauique en une autre. Un autre problme en astrophysique qui
concernait les neutrinos est celui de la matire sombre. combines aux rsultats des expriences
doscillations. est toutefois dtectable par linfluence gravitationnelle quelle exerce sur la matire
visible comme les toiles et les galaxies. et. Ces effondrements de supernova produisent
dimmenses quantits de neutrinos. Naissancemodifier Daprs les connaissances actuelles. le
plus lourd aurait une masse infrieure . eV/c daprs les contraintes cosmologiques apportes
par le satellite WMAP et les modles cosmologiques actuels. quand des neutrinos provenant
de la supernova a ont t dtects par les expriences japonaise et amricaine Kamiokande et IMB.
se transformer continuellement dune forme de saveur lectronique. Ce phnomne nest
possible que si les neutrinos possdent une masse et que celleci est diffrente pour chaque
saveur. Thoriquement. Dans une supernova qui seffondre. En effet. on pensait que si les
neutrinos possdaient une masse ils pourraient peuttre constituer la matire sombre. La
majeure partie de lnergie dgage lors de leffondrement dune supernova est rayonne au loin
sous la forme de neutrinos produits quand les protons et les lectrons se combinent dans le
noyau pour former des neutrons. la masse des neutrinos est bien trop petite pour quils
puissent contribuer une fraction significative de lhypothtique matire sombre. La dcouverte de
ce phnomne a permis de fournir une solution au problme des neutrinos solaires. . La masse
des neutrinos est trs faible. Les autres neutrinos que lon trouve dans lunivers sont crs au
cours de la vie des toiles ou lors de lexplosion des supernovae. Mais des expriences
rcentes. lunivers na cess de stendre. La premire preuve exprimentale de ceci fut fournie en .
la masse manquante de lunivers selon certaines thories. milliards dannes. ils forment
aujourdhui un fond de rayonnement cosmique de temprature gale . peu aprs la naissance de
lunivers. do le terme matire sombre. notamment celle de SuperKamiokande en et celle mene
lObservatoire de Neutrinos de Sudbury depuis . Cette matire qui nmet pas de lumire. kelvin.
lunivers semble contenir beaucoup plus de matire que celle qui est dtectable par le
rayonnement quelle met. Depuis. Les dtecteurs de neutrinos contiennent donc typiquement
des centaines de tonnes dun matriau et sont construits de telle faon que quelques atomes
par jour interagissent avec les neutrinos entrant.Terre. Toutefois. la masse volumique dans
le noyau devient suffisamment leve grammes/cm pour que les neutrinos produits puissent tre
retenus un bref moment. de se refroidir et les neutrinos ont fait leur chemin. selon les
connaissances actuelles. jusqu rcemment. par lintermdiaire dun phnomne appel oscillation
du neutrino . les neutrinos nont pas de masse. les premiers neutrinos seraient apparus il y a
environ .
Dans ces dtecteurs. qui se dplace alors plus rapidement que la lumire dans ce milieunote .
tant donne la faible section efficace dinteraction des neutrinos. Les dtecteurs eau lourde
emploient trois types de ractions pour dtecter les neutrinos la mme raction que les dtecteurs
eau lgre. Les avantages de ce type de dtecteur sont de dtecter la fois la direction du
neutrino. sa saveur et son nergie. Ces dtecteurs avaient le dsavantage majeur de ne pas
dterminer la direction du neutrino entrant. et une troisime raction dans laquelle le neutrino
casse un noyau de deutrium en proton et neutron sans luimme changer de nature. contenant
tonnes de liquide. Le dtecteur film photographique OPERA. Le fluide doit tre purg
priodiquement avec du gaz hlium qui enlve largon. Dans ces dtecteurs. Les dtecteurs au
gallium sont semblables aux dtecteurs au chlore mais sont plus sensibles aux neutrinos de
faible nergie. Ce type de dtecteur ne fournit pas non plus dinformation sur la direction du
neutrino. tels ceux des expriences Double Chooz et Kamland. une raction impliquant la
collision dun neutrino avec le neutron dun noyau de deutrium. un neutrino convertit le gallium
en germanium qui peut alors tre dtect chimiquement. Leur principal point commun est dtre
compos dune grande quantit de matriel. ce qui engendre. un neutrino transfre son nergie un
lepton charg. dtecte les neutrinos mis par un faisceau gnr au . qui dtecta la premire fois le
dficit des neutrinos provenant du Soleil et qui permit de dcouvrir le problme des neutrinos
solaires. Les dtecteurs eau ordinaire. install dans le tunnel du Gran Sasso en Italie. ou
dtecteur erenkov. On distingue notamment Les dtecteurs au chlore furent les premiers
employs et se composent dun rservoir rempli de ttrachlorure de carbone CCl. une production
de lumire caractristique permettant de remonter la trajectoire initiale de la particule. ce qui
permet daugmenter significativement le nombre de neutrinos dtects. tels que
SuperKamiokande. Cest ce type de dtecteur qui a enregistr le sursaut de neutrinos de la
supernova a. des tubes photomultiplicateurs. Ils sont galement gnralement situs profondment
sous terre ou sous la mer.Types de dtecteurs de neutrinosmodifier Il y a plusieurs types de
dtecteurs de neutrinos. Dans ces dtecteurs. Ils sont en gnral pour cette raison utiliss pour
dtecter les neutrinos en provenance de centrales nuclaires. Le liquide scintillant permet de
dtecter trs prcisment lnergie du neutrino. ce qui libre un lectron. un neutrino convertit un
atome de chlore en un atome dargon. Lhlium doit alors tre refroidi pour le sparer de largon.
permettent de dtecter des neutrinos dnergie de lordre du MeV. Il autorise galement un large
volume de dtection pour un cot minime. Ce type de dtecteur est en fonction dans
lobservatoire de neutrinos de Sudbury. par effet erenkov. mais ne donne pas dinformation
quant sa direction. Les dtecteurs liquide scintillant. Les rsultats de ces ractions peuvent tre
dtects par des tubes photomultiplicateurs et des dtecteurs de neutrons. dans le Dakota du
Sud. Ils sont constitus dun grand rservoir deau pure entour par des dtecteurs trs sensibles la
lumire. afin de saffranchir du bruit de fond occasionn par le rayonnement cosmique. Cest le
dtecteur au chlore de Homestake.
CERN par une technique originale des couches photographiques sont alternes avec des
feuilles de plomb. afin de dtecter loscillation du neutrino muonique en neutrino tauique. il
complterait pour la premire fois la matrice doscillation des neutrinos cf. de Dirac. ce qui serait
la premire constatation dune oscillation vers le neutrino tauique. qui dtectent le spectre en
nergie et la trajectoire des deux lectrons afin de rejeter le plus de bruit de fond possible. par
opposition au neutrino classique. et en particulier sur leurs oscillations. En mesurant
lapparition de neutrinos lectroniques dans ce faisceau de neutrinos muoniques. Le
dveloppement des films photographiques permet de reconstruire la topologie de linteraction.
km. Un dtecteur proche et un lointain permettront de mesurer la diffrence de flux et ainsi
mesurer une disparition de ces neutrinos. il dtecte le flux de neutrinos par un ensemble
dappareils complmentaires m du point de cration du faisceau. Lavantage de ce type
dexprience est de contrler le flux et le moment o les particules sont envoyes. situ en France
Chooz. trajectographecalorimtre pour lexprience NEMO et le projet SuperNEMO. puis
observe les neutrinos interagissant km de l dans SuperKamiokande. le clbre dtecteur
erenkov eau. Double CHOOZ. la collaboration OPERA a annonc avoir mis en vidence avec
une probabilit de un vnement de ce type. Lobjectif est donc similaire celui de lexprience TK.
mais par des mthodes complmentaires. Ils sont de deux types calorimtrique tels GERDA et
CUORE. Expriences actuellesmodifier Diffrentes expriences de physique des particules
cherchent amliorer les connaissances sur les neutrinos. les physiciens tudient galement des
neutrinos crs dans les acclrateurs de particules comme dans les expriences KK et CNGS.
cherche depuis dtecter les neutrinos tauiques issus de loscillation de neutrinos muoniques
gnrs au CERN. afin didentifier le tau issu de linteraction du neutrino tauique. utilisera le
racteur nuclaire de Chooz afin den dtecter les neutrinos lectroniques. ce qui prouverait que le
neutrino et lantineutrino sont une seule et mme particule neutrino de Majorana. plusieurs
autres expriences devraient dbuter TK. utilise un faisceau de neutrinos cr par lacclrateur
JPARC Tokai. Oscillation de neutrinos. Le mai . On peut ainsi se placer aux extremums des
oscillations o la mesure des paramtres doscillation est la plus prcise. Ardennes. disparition
caractristique du phnomne doscillation. En . . situ au Japon. Outre les neutrinos crs par les
ractions nuclaires dans le Soleil et ceux venant de la dsintgration bta dans les centrales
nuclaires. on connat leur nergie et la distance quelles parcourent entre leur production et leur
dtection. ils dtectent seulement lnergie totale de la double dsintgration bta pour reconstruire
fidlement le spectre dnergie . Ainsi. install dans le tunnel du Gran Sasso en Italie. De plus. le
dtecteur OPERA. afin de chercher lexistence dune double dsintgration bta sans mission de
neutrinos. la manire de son prdcesseur KK. Les dtecteurs de double dsintgration bta ils
permettent de dtecter le spectre de la double dsintgration bta avec mission de neutrinos.
cherche quant elle mesurer directement la masse du neutrino. Ce muon. Notre ciel a
toujours t observ laide des photons des nergies trs diffrentes allant des ondes radios aux
rayons gamma. est align avec le neutrino et se propage sur une dizaine de kilomtres dans la
Terre. Lutilisation dune autre particule pour observer le ciel permettrait douvrir une nouvelle
fentre sur lUnivers. et donc la trajectoire du muon et du neutrino incident. Lorsquun neutrino
muonique traverse la Terre. Ils doivent tre placs sous des kilomtres deau pour. constituent
une tape majeure dans le dveloppement de lastrophysique des . ces immenses volumes
situs aux fonds des eaux et regardant sous nos pieds. dune part. il possde une trs faible
section efficace dinteraction et peut ainsi sextirper des zones denses de lunivers comme les
abords dun trou noir ou le cur des phnomnes cataclysmiques il faut prciser que les photons
que nous observons des objets clestes ne nous proviennent que de la surface des objets et
non pas du cur .Mais les oscillations ne sont pas la seule proccupation des scientifiques
lexprience KATRIN. tre dans lobscurit absolue. lquivalent pour la lumire du bang
supersonique. il ninteragit que par interaction faible et transporte ainsi des informations sur
les phnomnes nuclaires des sources. et ainsi la position de la source dans le ciel. Les
tlescopes neutrinos. pour avoir un blindage aux rayons cosmiques qui constituent le bruit de
fond principal de lexprience. contrairement au photon qui est issu de processus
lectromagntiques. sil a une nergie audel dune centaine de GeV. par ltude du spectre de
dsintgration bta du tritium. Il est donc possible de localiser approximativement la direction de
sa source . installe en Allemagne. Les tlescopes neutrinosmodifier Article dtaill Tlescope
neutrinos. Le neutrino est pour cela un parfait candidat il est stable et ne risque pas de se
dsintgrer au cours de son parcours . Un des principes possibles pour un tel tlescope est
dutiliser la Terre comme cible permettant darrter les neutrinos astrophysiques. Il sagit dun
cne de lumire bleute. il va pouvoir sortir de la Terre et se propager dans la mer o seraient
installs les tlescopes neutrinos. La rsolution angulaire actuelle est de lordre du degr. Ce type
de tlescope neutrinos est constitu dun rseau tridimensionnel de dtecteurs de photons des
photomultiplicateurs qui permet de reconstruire le cne erenkov. il est neutre et nest donc pas
dvi par les champs magntiques. Des dimensions de lordre du kilomtre cube pour avoir une
sensibilit suffisante aux faibles flux cosmiques. et. il engendre de la lumire erenkov. Ces
tlescopes neutrinos sont dploys dans un grand volume deau liquide ou de glace pour que la
lumire mise par le muon soit perceptible. il a une faible chance dinteragir et ainsi dengendrer
un muon. Ce muon allant plus vite que la vitesse de la lumire dans leau. Une nouvelle
astronomie complmentaire est ainsi en train de se crer depuis une dizaine dannes. dautre
part. Sil a t cr dans la crote terrestre.
permet de fournir une prdiction pour la masse de ces particules. R. les spcialistes se
demandent encore en pourquoi lUnivers contient plutt de la matire. Dans cette optique.
contient obligatoirement des neutrinos massifs. Lun des attraits de ce modle est quil pourrait
permettre dexpliquer lasymtrie plutt dire dissymtrie puisquon parle de brisure de symtrie .
selon le langage de Prigogine matire/antimatire de notre Univers. dans le formalisme dAlain
Connes. Amliorez sa rdaction On appelle particules lmentaires les constituants
fondamentaux de lunivers dcrits par le modle standard de la physique des particules. Ce
modle considre les neutrinos comme des particules de Majorana. des neutrinos de chiralit
droite sont introduits on tend donc le contenu en particules du modle standard do lappellation
audel que lon suppose trs massifs bien audel de lchelle lectrofaible. Particule lmentaire Un
article de Wikipdia. En effet. Sont actuellement en fonctionnement IceCube. en Antarctique.
ceux que lon observe jusqu prsent. provenant du formalisme utilisant la gomtrie
noncommutative. La gomtrie noncommutative. fait qui sera infirm ou confirm dans les
prochaines annes par lexprience NEMO tudiant la double dsintgration sans neutrino. Cette
dernire hypothse est justifie par le fait que lon ne les ait jamais observs jusqu prsent et par
des considrations de symtrie. les thoriciens ont dvelopp de nombreuses thories dites audel
du modle standard afin dexpliquer cette masse. Ce modle. Les neutrinos audel du modle
standardmodifier Depuis que les spcialistes savent que les neutrinos ont une masse. Un des
modles les plus prometteurs est le modle du seesaw balanoire . Wulkenhaar sest intress au
modle de grande unification et a obtenu ainsi de manire naturelle le lagrangien de YangMills
coupl au champ de Higgs. Des processus issus de la dsintgration des neutrinos droits dans
des priodes o lUnivers tait trs jeune permettent de comprendre ce phnomne. o tous les
fermions font partie dune mme reprsentation irrductible. Ces particules subatomiques sont
dites . lencyclopdie libre. Ainsi.particules et devrait permettre de nouvelles dcouvertes en
astrophysique. plus les neutrinos gauches sont lgers. Aller Navigation. Il existe en effet un
lien trs fort entre la masse des neutrinos gauches et celle des neutrinos droits elles sont
inversement proportionnelles. sans presque aucune antimatire. Une contrainte naturelle.
permet de reformuler galement de faon lgante la plupart des thories de jauge avec brisure
spontane de symtrie. Dans ce modle. matire noire et oscillations de neutrinos. on arrive
expliquer la faible masse des neutrinos gauches. rechercher Cet article nest pas rdig ou
prsent conformment aux recommandations. Donc plus les neutrinos droits sont lourds. et
Antares. dans la mer Mditerrane. cosmologie. Les processus impliqus sont appels la
leptognse et la baryognse.
On distingue les particules lmentaires qui ont un spin demientier et obissent la statistique de
FermiDirac et au principe dexclusion de Pauli. ne sont pas non plus lmentaires car ils sont
constitus de quarks. Seuls les fermions de la premire gnration dont la masse est la plus
faible sont couramment observs et constituent la matire que nous connaissons . lectrons et
quarks sont des particules lmentaires car ils ne sont constitus daucune autre particule.
lmentaires en ce quelles ne rsultent pas de linteraction dautres particules plus petites . de
protons et de neutrons. cestdire en trois quadruplets de particules dont les termes
correspondants sont de masse croissante dune gnration la suivante. appels du terme
gnrique nuclons car formant le noyau atomique. les huit autres fermions ne sobservent que
dans des conditions particulirement nergtiques qui ne se rencontrent pas dans notre
environnement usuel. En revanche. . Un atome nest pas une particule lmentaire car il est
constitu dlectrons. et celles qui ont un spin entier et obissent la statistique de BoseEinstein
les premires sont appeles fermions et constituent la matire baryonique. Ces deux derniers.
Les douze fermions dcrits par le modle standard sont classs en trois gnrations. les secondes
sont appeles bosons et constituent les champs de force on parle plutt dinteractions hormis la
gravitation. quon na pas encore russi intgrer au modle.
Les quarks o . Fermions .. Bosons . Boson de Higgs Audel du modle standard Notes et
rfrences . Leptons .. Quarks o ..Leptons Charge lectrique Quarks e / e / e d Quark down e
Fermions de e Neutrino re lectroniqu lectron gnration e u Quark up Fermions de me Neutrino
gnration muonique Fermions de me Neutrino tauique gnration Muon c Quark charm s Quark
strange Tau t Quark top b Quark bottom Interactions Bosons de jauge Z Faible W Boson W
lectromagnti que Photon Forte g Gluon Boson Z Particules lmentaires du modle standard
Sommaire masquer Le modle standard Particules lmentaires du modle standard o . Les
leptons o . Les trois familles de particules lmentaires o . Lantimatire o . Autres bosons Les
premires particules Les acclrateurs de particules o . Les bosons de jauge o .. Bosons de
jauge .
Voir aussi o . linteraction lectrofaible la t avec le groupe de jauge SUU la chromodynamique
quantique interaction forte la t avec le groupe SU enfin. ils ont reu pour cela le prix Nobel de
physique . Particules lmentaires du modle standardmodifier Fermionsmodifier Les fermions
sont dcrits par le modle standard comme ayant un spin demientier et respectant le principe
dexclusion de Pauli en accord avec le thorme spinstatistique. Il existe douze fermions dcrits
par le modle standard. Bibliographie Le modle standardmodifier Article dtaill Modle standard
physique des particules. en . en mme temps que Glashow. le modle standard a t labor avec
le groupe de jauge SUSUU. les thories quantiques des champs ont t formalises dans le
cadre de thories de jauge laide de groupes de symtrie locale prenant la forme de groupes de
Lie complexes soustendant chacun les symtries de jauge modlises. qui rend compte de la
masse des particules . Liens externes o . lAmricain Steven Weinberg et le Pakistanais Abdus
Salam ont intgr le mcanisme de Higgs thoris en par Peter Higgs au modle labor par Glashow
pour lui donner sa forme actuelle. Dun point de vue mathmatique. Puis. . linteraction faible a
t dcrite avec le groupe spcial unitaire SU. avec lunification de linteraction lectromagntique et
de linteraction faible en une interaction lectrofaible audessus dune nergie dunification de
lordre de GeV. afin dy intgrer linteraction forte rendant compte notamment de la libert
asymptotique ainsi que du confinement de couleur des quarks en hadrons dont la charge de
couleur rsultante est toujours blanche do le qualificatif chromodynamique appliqu cette thorie
quantique des champs. Enfin. six ne sont pas soumis linteraction forte et ne connaissent que
linteraction faible et linteraction lectromagntique ce sont les leptons. le modle standard a t
finalis par lunification de la chromodynamique quantique avec linteraction lectrofaible. prix
Nobel de physique . Articles connexes o . Les premiers pas dans llaboration du modle
standard des particules lmentaires ont t faits en par le physicien amricain Sheldon Glashow.
Ainsi llectrodynamique quantique a permis de dcrire llectromagntisme dans le cadre dune
thorie de jauge ablienne avec le groupe unitaire U. Leptonsmodifier Parmi les douze
fermions du modle standard.
mais de charge lectrique oppose. Charge lectrique e e . six seulement connaissent
linteraction forte au mme titre que linteraction faible et linteraction lectromagntique ce sont
les quarks. C Symbole / Masse Particule antipartic keV/c ule lectron e / e Symbole / Gnratio
Masse Particule antipartic n keV/c ule re Neutrino lectroniq ue Neutrino muonique Neutrino
tauique e / e lt . de mme masse. tandis que linteraction faible agit sur tous les leptons. droite
pour les antineutrinos un antineutrino pour chaque saveur de neutrino le positon pour llectron
lantimuon pour le muon lantitau pour le tau Quarksmodifier Synthse additive des couleurs
primaires. Parmi les douze fermions du modle standard. mme spin. me me / / lt lt Muon Tau /
/ Chaque lepton a son antilepton. y compris lectriquement neutres. disospin faible oppos ou
encore dhlicit inverse gauche pour les neutrinos. .Linteraction lectromagntique ne concerne
que les particules portant une charge lectrique.
Bosons de jaugemodifier Douze bosons de jauge sont vecteurs des trois interactions du
modle standard . contrairement aux fermions. qui est un fermion composite cest linteraction
forte. il doit ncessairement entrer en interaction avec ou bien un antiquark porteur de son
anticouleur ce qui donne un mson. bleu en rfrence aux couleurs primaires et trois
anticouleurs appeles conventionnellement antirouge. Charge lectriqu e / e / e Symbole
Symbole Gnrati / Masse / Particule Particule on antiparti keV/c antiparti cule cule re Quark up
Quark charm Quark top u / u Quark down d / d Masse keV/c me c / c Quark strange Quark
bottom s / s me t / t b / b Bosonsmodifier Les bosons sont dcrits par le modle standard
comme ayant un spin entier et tant rgis par la statistique de BoseEinstein plusieurs bosons
peuvent occuper le mme tat quantique. qui est un boson composite. magenta et jaune.
cause duquel il est impossible dobserver une particule lmentaire ou compose dont la charge
de couleur rsultante nest pas blanche . Il existe en effet trois couleurs appeles
conventionnellement rouge.Linteraction forte est responsable du confinement des quarks.
vert. rappelant la synthse additive des couleurs primaires rouge vert bleu blanc rouge
antirouge blanc vert antivert blanc bleu antibleu blanc Pour cette raison. Tout quark tant
porteur dune de ces trois charges de couleur il nexiste pas de quark blanc . ou bien deux
autres quarks porteurs des deux autres charges de couleur dont la rsultante trois sera
blanche ce qui donne un baryon. les anticouleurs antirouge. antivert et antibleu sont
gnralement reprsentes respectivement en cyan. antivert et antibleu qui obissent aux rgles
suivantes.
Le tableau cidessous rsume leurs proprits Charge Symb Spi Boson lectriqu ole n e e Boson
Z Boson W Photon Z W W Charge de couleur Masse keV/c Faible SU Symt rie de jauge
Interaction rg gr / rb br / gb bg / i gr rg / lectromagnti que U Gluon g i br rb / i gb bg / rr bb / rr
bb gg / Forte SU Chacun de ces bosons est son antiparticule. hormis les bosons W et W qui
sont antiparticules lun de lautre. qui demeurait inobserv en juin bien quil fasse partie du
modle standard . vecteurs de linteraction faible huit gluons. le boson de Higgs est . vecteurs
de linteraction forte. vecteur de linteraction lectromagntique un boson Z et deux bosons W.
un photon. Autres bosonsmodifier ces bosons de jauge du modle standard sajoutent le
boson de Higgs.
m. et qui na galement jamais t observ .responsable de la masse des particules dans ce
modle. Le XXme dcouvrit que ces quotatomesquot taient euxmmes composs de plus petites
particules lectrons. introduit par les thories de gravit quantique. qui signifie indivisible .
assembls toujours plusieurs et de faons diffrentes. les scientifiques pensaient que les
lectrons. pour faire rfrence de tels constituants. ont introduit le mot atome .a. Les charges du
proton et de llectron sont exactement opposes. vaut . On crut dceler au XIXme sicle des
lments indissociables de la matire que lon nomma donc atomes. Les Grecs de lantiquit.a / u.
vecteur de la gravitation. La valeur de lunit de masse atomique u. Proton et lectron. si bien
quune mole de nuclons pse un gramme. le graviton. e. Proprits principales des premires
particules identifies Particul e Neutro n Proton lectro n Masse u. On les dsigna comme des .
C. Il fut dcouvert que ces particules ellesmmes pouvaient tre vues comme assemblages
dobjets plus petits.a u. Il fut dcid cependant de ne pas changer la terminologie existante et le
paradoxe quotbriser un atomequot devint courant. La charge lmentaire. les protons et les
neutrons taient les plus petits objets en quoi la matire pouvait tre divise. protons et neutrons.
mais serait un boson de jauge. le graviton ne fait donc pas partie du modle standard.m.m.
dont Dmocrite. est gale a gramme divis par le nombre dAvogadro. Charge lectrique neutre e
e Lide voulant que la matire soit compose de constituants fondamentaux est trs vieille.m. Les
premires particulesmodifier Articles dtaills Neutron. le neutron est exactement neutre
lectriquement. Dans les annes . On remarque que les protons et les neutrons ont des
masses quasiidentiques. qui tentent dintgrer la gravitation au modle standard.a. Les
acclrateurs de particulesmodifier Article dtaill Acclrateur de particules. les quarks. mais nest
vecteur daucune interaction ce nest donc pas un boson de jauge.
il fallut quelques dcennies pour raliser quil y avait encore un autre niveau de structure
lintrieur des protons et des neutrons. aucune sousstructure na t dcouverte aux quarks et aux
lectrons. elles sannihilent compltement et se transforment en nergie. les nouveaux atomes
selon le terme originel. La charge lectrique est oppose. Dailleurs. les physiciens
construisirent des acclrateurs de particules. Lobservation de plusieurs centaines de
particules diffrentes. La description des composants de base de la nature et de leurs
interactions se trouve rsume dans une thorie physique appele le modle standard des
particules. Ces particules composites sont presque toujours reprsentes sous une forme
parfaitement sphrique mais cette dernire reprsente seulement la rgion de lespace audel de
laquelle la nature composite de ces particules devient visible. Dans un acclrateur. cest le cas
du photon. La masse est en revanche identique. cest ce qui dfinit lantiparticule. Les protons
et les neutrons sont construits partir de trois quarks chacun. plus rcemment en quantits
importantes atomes dans les laboratoires du CERN. chaque particule correspond une
antiparticule cest la symtrie CPT. Les collisions entre particules et antiparticules produisent
donc beaucoup dnergie et sont couramment utilises dans des expriences au sein des
acclrateurs. Mais lhistoire ne sarrte pas ces quarks et aux lectrons. Lorsquune particule de
matire et son antiparticule se rencontrent. Lantimatiremodifier Article dtaill Antimatire. Une
particule de charge nulle peut dailleurs tre sa propre antiparticule . Lnergie de ces collisions
produit toutes sortes de particules qui sont ensuite dtectes. avec des changements de signe.
il est possible de crer des antiatomes. proton et neutron nont pas de forme proprement
parler. composites et souvent instables. En combinant des antiprotons. les physiciens se
sont dj appliqus construire des atomes dantihydrogne. Pour tudier linteraction des neutrons
et des protons dans le noyau de latome. Dans le modle standard. des particules sont acclres
par des champs lectriques dans le but de les faire entrer en collision. particules lmentaires
pensant quils taient indivisibles . Ceuxci taient composs de sousparticules quon baptisa
quarks. . laide des acclrateurs. Ce sont donc les nouvelles particules lmentaires. Jusqu
maintenant. des antineutrons et des antilectrons. a permis aux physiciens de dduire
lexistence dun certain nombre dautres particules lmentaires. On appelle antimatire
lensemble des antiparticules des particules composant la matire ordinaire. Une particule est
semblable son antiparticule.
par ordre de masses croissantes up. On ne sait pas en si des liens fondamentaux relient les
saveurs de leptons et celles de quarks. Il sagissait dun positron antilectron produit par la
rencontre entre un rayon cosmique et un noyau atomique de latmosphre. Cette proprit fait
que les particules observes ltat libre ont toutes une charge lectrique entire ou nulle. il est
form de deux quarks down et dun quark up. Ils furent joliment baptiss. comme les neutrons n
ou les protons p. Elles se rpartissent en deux classes les baryons. dont trois ont une charge
lectrique ngative et trois sont neutres. La premire particule dantimatire fut dcouverte en . ou
saveurs de leptons. Les leptonsmodifier Article dtaill Lepton. charm. elle rencontre
rapidement la matire ordinaire et sannihile alors. Nous savons maintenant quil y a six sortes
ou saveurs de quarks. un lepton peut se retrouver seul. pour chacun de ces quarks. et quils
accdrent au rang de particules. les msons. En . Ils se tiennent en paquets de deux ou trois
pour former des particules appeles hadrons. Les quarksmodifier Article dtaill Quark. Les
quarks sont des particules sociables on nen trouve jamais un qui soit seul. Ce nest quau
dbut des annes que la ralit physique de ces quarks fut prouve. Il y a aussi six sortes. Murray
GellMann et George Zweig dcouvrirent indpendamment que des centaines de particules
pouvaient tre expliques par des combinaisons de seulement trois lments. Quant au neutron.
forms dun quark et dun antiquark. strange. bottom et top. forms de trois quarks. Par
exemple. Le lepton le plus connu est llectron e. la diffrence des quarks. Mais. Les deux
autres leptons chargs sont le muon et le tau . il y a un antiquark correspondant. Ce mot fut
invent par James Joyce dans son roman Finnegans Wake ce roman regorge de mots
imaginaires et viole volontairement les rgles linguistiques. Cette charge est de / pour les
quarks up. down. Les particules formes de quarks et dantiquarks sont appeles hadrons. Les
autres particules lmentaires formant la matire sont les leptons. GellMann choisit le nom
quarks pour dsigner ces lments.Lantimatire a une dure de vie trs courte dans notre
environnement moins quelle ne soit isole par des champs magntiques. Les trois leptons sans
charge . strange et bottom. Les quarks ont ltrange proprit davoir une charge lectrique
fractionnaire. charm et top et de / pour les quarks down. Ils sont beaucoup plus massifs que
llectron. le proton est un hadron compos de deux quarks up et dun quark down. De plus.
lexception de leur masse. le tauon et le forment la troisime famille. La surprise fit place une
recherche plus approfondie qui allait mener la dcouverte des autres leptons. Absolument tout
ce qui existe rsulte de lagencement de ces particules ou de leurs antiparticules. pour pouvoir
dtecter quelques neutrinos par jour. On appelle aussi les bosons de jauge des particules de
rayonnement . Ces masses sont de plus en plus leves de la premire la troisime famille.
Chaque boson de jauge est associ une force le photon transmet la force lectromagntique. les
gluons transmettent la force nuclaire forte. Les bosons de jaugemodifier Article dtaill Boson
de jauge. Chaque famille contient deux quarks. lautre classe de particules lmentaires. Il faut
construire des observatoires souterrains. accueillit la nouvelle en demandant Mais qui a
command ce trucl . loin de toute perturbation. on trouve les quarks charm et strange ainsi
que le muon et le . Il y a une saveur de neutrino associe chacun des leptons chargs un
neutrino lectronique e. le Soleil met une norme quantit de neutrinos. le muon fut observ en
dans les ractions entre latmosphre et les rayons cosmiques. Les neutrinos ont t trs difficiles
voir car ils ninteragissent presque pas avec la matire. les proprits des particules sont
semblables. Dune famille lautre. Comment tiennentelles ensemble La rponse rsulte dans
linteraction des quatre forces physiques la gravit. Les quarks top et bottom. mais ce nest
quen quil fut dcouvert. Pourtant. En plus. on prdit lexistence du graviton qui na pas encore t
observ. la force nuclaire forte. gluons et bosons faibles. un physicien des particules. . Entre
temps. Dans la deuxime famille.lectrique sont les neutrinos . les bosons faibles transmettent
la force nuclaire faible. Il y a bosons de jauge dans le modle standard le photon. la force
nuclaire faible et la force lectromagntique. un lepton charg et son neutrino. Ces forces
agissent sur les fermions lmentaires par lchange de bosons de jauge. llectron et le e. Des
milliards de neutrinos solaires traversent votre corps chaque seconde Les trois familles de
particules lmentairesmodifier Toutes les particules lmentaires que nous avons vues jusqu
maintenant sont appeles fermions. Les chercheurs ont ralis que les fermions lmentaires
pouvaient tre classs en trois familles. La premire famille contient les particules les plus
stables et les plus courantes les quarks up et down. ce point quIsidor Isaac Rabi. un neutrino
muonique et un neutrino tauonique . Rien ne laissait prsager son existence. le rle du graviton
est de transmettre la force gravitationnelle. Lexistence du neutrino lectronique fut prdite par
Wolfgang Pauli en .
Audel du modle standardmodifier Le modle standard est une bonne thorie. Par exemple
Pourquoi y atil exactement fermions et forces Comment la gravitation peutelle tre incluse
dans le modle Les quarks et les leptons sontils rellement fondamentaux ou ontils une
sousstructure audel des mtres Quelles sont les particules qui forment la matire sombre dans
lUnivers Pour rpondre ces questions. la dtection du boson de Higgs est le dfi actuel de la
physique des particules. la thorie M. Peter Higgs proposa. le physicien Leon Lederman la
surnomm the God particule la particule de Dieu . Une thorie. Boson de Higgsmodifier Article
dtaill Boson de Higgs. Aussi. devrait apporter une rponse dfinitive sur lexistence du boson de
Higgs. la thorie du modle standard considrait que toutes les particules lmentaires avaient une
masse nulle. Dailleurs.Le graviton ne fait pas partie du modle standard. est considre comme
valide tant quelle na pas t rfute. daprs le philosophe Karl Popper. Cette corde existerait en re
thorie . plusieurs thoriciens rvent dune nouvelle et ultime thorie pouvant unifier tous les
phnomnes physiques. vers la fin des annes . en fonction depuis le septembre . Ctait
videmment non conforme la ralit. . cette thorie nexplique pas tout et plusieurs questions
restent sans rponse. Pour corriger le modle. Ce mcanisme est maintenant considr comme
une partie essentielle du modle standard et lexistence du boson de Higgs est capitale pour
les thoriciens. dy ajouter une autre particule un boson confrant les masses toutes les autres
particules. lorigine. Lide de base est que les particules acquirent une masse en interagissant
avec le champ de Higgs port par ce boson de Higgs. jusqu dimensions dans des thories pr
thorie M. Son existence est purement thorique et aucune exprience na encore dmontr sa
prsence. rien de moins. les physiciens comptent sur la construction de nouveaux acclrateurs
de particules pouvant sonder des nergies de plus en plus grandes physique dite Terascale.
les gluons et le graviton seraient de masse nulle. Le modle standard prdit lexistence dune
particule trs spciale le boson de Higgs. Le Large Hadron Collider LHC Genve. Cependant.
Seuls le photon. Il ny a quun seul problme le boson de Higgs na encore jamais t dtect. Les
scientifiques ont pu tablir exprimentalement les masses de plusieurs particules avec de
bonnes prcisions. Plusieurs voient la solution dans la thorie des cordes qui stipule que toutes
les particules lmentaires sont des modes de vibration dune corde fondamentale. Au dbut du
XXIe sicle. Le modle standard rsiste toutes les rfutations exprimentales. Maintes expriences
ont valid ses prdictions avec dincroyables prcisions et toutes les particules postules ont t
trouves.
Le photon est la particule qui compose les ondes lectromagntiques. cest la particule
mdiatrice de linteraction lectromagntique. Autrement dit. Aller Navigation. lencyclopdie libre.
lorsque deux particules charges lectriquement . En physique des particules o il est souvent
symbolis par la lettre gamma. rechercher Photon Photons mis dans le faisceau cohrent dun
laser Proprits gnrales Classification Boson Composition Groupe lmentaire Boson de jauge
Proprits physiques Masse Charge lectrique Spin Dure de vie lt eV lt e Stable Non applicable
Historique Prdiction Dcouverte Albert Einstein. Arthur Compton. des ondes radio aux rayons
gamma en passant par la lumire visible.Photon Un article de Wikipdia.
. Articles connexes o . Bille de lumire o . ou quanta de rayonnement lectromagntique. Il a
ainsi montr que paralllement son comportement ondulatoire interfrences et diffraction . ce qui
explique que la nature granulaire de lnergie lumineuse soit ngligeable dans de nombreuses
situations physiques. Sommaire masquer Historique o . etc. la thorie quantique des champs
et linterprtation probabiliste de la mcanique quantique. cest donc un boson. transition
nuclaire .. lnergie et la quantit de mouvement pression de radiation dune onde
lectromagntique monochromatique sont gales un nombre entier de fois celles dun
photon.interagissent. la propagation du champ lectromagntique prsente simultanment des
proprits corpusculaires. annihilation de paires particuleantiparticule. telles que les lasers.
Origine du terme photon o . les sources de rayonnement habituelles antennes.
Dveloppement de la notion de quanta de lumire o . Prix Nobel en lien avec la notion de
photon Proprits physiques Modles o . les condensats de BoseEinstein. laser. Ouvrages de
vulgarisation . Ouvrages de rfrence . cette interaction se traduit dun point de vue quantique
comme un change de photons. Le photon est une particule de spin gal . Objections
lhypothse des quanta de lumire o .. Paquet donde o . soit environ fois moins que lnergie
ncessaire pour crer un atome dhydrogne. loptique quantique. En consquence. qui sont
changs lors de labsorption ou de lmission de lumire par la matire. Bibliographie . De plus. Le
concept de photon a donn lieu des avances importantes en physique exprimentale et
thorique. Le concept de photon a t dvelopp par Albert Einstein entre et pour expliquer des
observations exprimentales qui ne pouvaient tre comprises dans le cadre dun modle
ondulatoire classique de la lumire. et sa masse est nulle dans la mesure des mthodes et
connaissances actuelles. lampes. produisent de trs grandes quantits de photons. Lnergie
dun photon de lumire visible est de lordre de eV. on ne peut cependant pas totalement
affirmer que la masse du photon est nulle.. Il est cependant possible de produire des
photons un par un grce aux processus suivants transition lectronique . Les photons sont des
paquets dnergie lmentaires.. Dualit ondecorpuscule Notes et rfrences Voir aussi o .
La prdiction par Maxwell en du fait que la lumire soit une onde lectromagntique. Le nom
moderne photon est driv du mot grec qui signifie lumire. fut adopt immdiatement par la
communaut scientifique. la lettre grecque gamma. photon. Lutilisation de ce symbole pour le
photon provient probablement des rayons gamma. o . Par exemple. Rutherford et Edward
Andrade dmontraient que ces rayons gamma taient une forme de lumire. lnergie du photon.
quelle que soit lintensit incidente. dans leffet photolectrique. on considre que la lumire est
constitue de particules. et lnergie des lectrons mis dpend de la frquence de londe. et non de
son amplitude. certaines ractions chimiques ne sont possibles quen prsence dune onde
lumineuse de frquence suffisante en dessous dune frquence seuil. o sa frquence est identifie
par f. or de nombreuses expriences indiquent que lnergie transfre de la lumire aux atomes
dpend seulement de la frquence et non de lamplitude. Bien que des modles ondulatoires
soient proposs par Ren Descartes . o est la constante de Planck et la lettre grec nu est la
frquence du photon. la lumire ne peut amorcer la raction. photos. Dans le mme ordre dide.
Lewis. mais pas de sa frquence . Liens externes Historiquemodifier Origine du terme photon
modifier Les photons ont originellement t appels quanta de lumire das Lichtquant par Albert
Einstein. semblent porter un coup de grce aux thories corpusculaires de la lumire. dans la
publication dune thorie spculative dans laquelle les photons taient incrables et indestructibles
. loccasion.. tant contredite par plusieurs exprimentations. Bien que la thorie de Lewis ne fut
jamais accepte. les rsultats obtenus la fin du XIXe et au dbut . qui furent dcouverts et nomms
en par Paul Ulrich Villard. Dans la plupart des thories jusquau XVIIIe sicle. Un changement
de paradigme a lieu partir de la mise en vidence des phnomnes dinterfrences et de
diffraction de la lumire par Thomas Young et Augustin Fresnel au dbut du XIXe sicle.
Dveloppement de la notion de quanta de lumire modifier La description de la lumire a suivi
au cours de lhistoire un curieux mouvement de balancier entre une vision corpusculaire et
une vision ondulatoire. translittr phos.. son nouveau nom. En chimie et en optique. les
photons sont habituellement symboliss par . le photon peut tre symbolis par hf. en partie en
raison de linfluence dIsaac Newton. les modles particulaires restent dominants. un photon
est reprsent par le symbole . et a t choisi en par le chimiste Gilbert N. De manire similaire.
suivie de la confirmation exprimentale de Hertz en . La thorie ondulatoire de Maxwell ne rend
cependant pas compte de toutes les proprits de la lumire. Sur le concept de fonction donde
pour le photon . . Robert Hooke et Christian Huygens . les lectrons ne sont jects dune plaque
de mtal quaudessus dune certaine frquence. En . Cette thorie prdit que lnergie dune onde
lumineuse dpend seulement de lamplitude de londe. En physique. et en les modles
ondulatoires deviennent la rgle la suite de lexprience mene par Lon Foucault sur la vitesse
de propagation de la lumire.
Dans son article. Planck crit Il ne faut pas trop lui tenir rigueur de ce que. En et en . la
relation entre lnergie de llectron mis et la frquence de londe. En . Contrairement une ide
rpandue. il ait occasionnellement pu dpasser sa cible.. ce qui lui vaudra paralllement ses
expriences sur les gouttes charges le prix Nobel de . Puisque les quations de Maxwell
autorisent nimporte quelle valeur de lnergie lectromagntique. aprs laquelle lhypothse des
quanta de lumire emporte ladhsion de la majorit des . dans ses spculations. dans laquelle la
matire est quantifie mais la lumire est considre comme un champ lectromagntique classique.
leffet photolectrique nest donc pas la preuve absolue de lexistence du photon bien que
certaines expriences sur leffet photolectrique ne puissent cependant pas tre expliques par
une thorie semiclassique. comme par exemple avec son hypothse des quanta de lumire.
Ainsi en . Cette prdiction forte sera confirme exprimentalement par Robert Millikan en .
puisque ce dernier montre que la diffusion des lectrons par les rayons X sexplique bien en
attribuant au photon le moment cintique prdit par Einstein. Cette exprience marque une tape
dcisive. la notion de photon reste discute. principalement en raison de labsence dun
formalisme permettant de combiner les phnomnes ondulatoires avec les phnomnes
corpusculaires nouvellement dcouverts. le regroupement des photolectrons dans un
interfromtre Hanbury Brown et Twiss. Limpulsion du photon a t mise en vidence
exprimentalement par Arthur Compton. De nombreux effets mettant en vidence la nature
quantifie de la lumire peuvent en fait tre galement expliqus par une thorie semiclassique. on
peut par exemple citer lexistence dun seuil dans leffet photolectrique. Einstein montre que.
Lexprience de Compton donne une existence plus tangible au photon.du XXe sicle sur le
rayonnement du corps noir sont reproduits thoriquement par Max Planck en en supposant
que la matire interagissant avec une onde lectromagntique de frquence ne peut recevoir ou
mettre de lnergie lectromagntique que par paquets de valeur bien dtermine gale h ces
paquets tant appels des quanta. les quanta dnergie doivent galement transporter une
impulsion p h / . ainsi que la statistique poissonienne des comptes. Einstein fut le premier
proposer que la quantification de lnergie soit une proprit de la lumire ellemme. ce qui lui valut
le prix Nobel de . Einstein prdit que lnergie des lectrons mis lors de leffet photolectrique
dpend linairement de la frquence de londe. la plupart des physiciens pensaient initialement
que cette quantification de lnergie change tait due des contraintes encore inconnues sur la
matire qui absorbe ou met la lumire. Bien quil ne remette pas en cause la validit de la thorie
de Maxwell. si la loi de Planck du rayonnement du corps noir est exacte. ce qui en fait des
particules part entire. Objections lhypothse des quanta de lumiremodifier Pendant tout le
dbut du XXe sicle cependant. Einstein montre que la loi de Planck et leffet photolectrique
pourraient tre expliqus si lnergie de londe lectromagntique tait localise dans des quanta
ponctuels qui se dplaaient indpendamment les uns des autres. Parmi les phnomnes ainsi
explicables. mme si londe ellemme tait tendue continuement dans lespace. dans une lettre
de recommandation en faveur de ladmission dEinstein lacadmie des sciences de Prusse.
Bohr. Cependant. mais pas lors des processus lmentaires tels que labsorption et lmission
de lumire. Feynman quotfor their fundamental work in quantum electrodynamics.M. with
deepploughing consequences for the physics of elementary particlesquot Roy J. Sur le front
thorique. Bohr et ses collaborateurs donnent leur modle quotdes funrailles aussi honorables
que possiblequot. les expriences confirment de manire de plus en plus directe lexistence du
photon et lchec des thories semi classiques. Par exemple. Hnsch Proprits physiquesmodifier
Article connexe Relativit restreinte. des expriences de diffusion Compton plus prcises
montrent que lnergie et limpulsion sont conserves extraordinairement bien lors des
processus lmentaires. La causalit est abandonne.physiciens. Kramers et Slater dveloppent
un modle bas sur deux hypothses drastiques Lnergie et limpulsion ne sont conserves quen
moyenne. Depuis cette poque. Le photon na pas de charge lectrique.A. Un photon a deux
tats de polarisation possibles et est dcrit par trois . les expriences tant compatibles avec une
charge lectrique infrieure e et ne se dsintgre pas de faon spontane dans le vide. et
notamment grce linvention du laser. and especially for his discovery of the law of the
photoelectric effectquot Robert A. et galement que le recul de llectron et la gnration dun
nouveau photon lors de la diffusion Compton obissent la causalit moins de ps prs. lmission
spontane est simplement une mission induite par un champ lectromagntique quotvirtuelquot..
Cela permet de rconcilier le changement discontinu de lnergie de latome avec les variations
continues de lnergie de la lumire. En consquence. dmontrant ainsi de manire directe la
quantification du champ lectromagntique. Prix Nobel en lien avec la notion de photonmodifier
Prix Nobel attribus en lien avec la notion de photon Max Planck quotin recognition of the
services he rendered to the advancement of Physics by his discovery of energy quantaquot
Albert Einstein quotfor his services to Theoretical Physics. Millikan quotfor his work on the
elementary charge of electricity and on the photoelectric effectquot Arthur H. de sorte que la
prdiction dEinstein est considre comme prouve. Glauber quotfor his contribution to the
quantum theory of optical coherencequot partag avec John L. Le photon est galement sans
masse les expriences sont compatibles avec une masse infrieure eV/c. Dirac parvient
donner une thorie complte du rayonnement et des lectrons expliquant la dualit
ondecorpuscule. llectrodynamique quantique invente par P. Julian Schwinger et Richard P.
Hall et Theodor W. Dans une dernire tentative de sauver la variation continue de lnergie
lectromagntique et de la rendre compatible avec les expriences. Compton quotfor his
discovery of the effect named after himquot partag avec Charles Thomson Rees Wilson
SinItiro Tomonaga. Il est notamment devenu possible de mesurer la prsence dun photon
sans labsorber.
. on pourrait conclure a priori que le photon prsente bien une masse non nulle. quand un
atome ou un noyau saute dun niveau dnergie lev un niveau plus faible. Selon cette ide.
Comme le photon a la vitesse c la vitesse de la lumire dans le vide dans tous les rfrentiels.
entre un positron et un lectron. il faut utiliser la forme plus gnrale de cette quation . La lumire
monochromatique de frquence est constitue de photons dnergie E dpendant uniquement de .
qui prend en compte la quantit de mouvement p. ou quand une particule et son antiparticule
sannihilent. et de quantit de mouvement ou impulsion p . Le photon a une masse nulle. Les
photons sont mis partir de plusieurs processus. qui dterminent sa longueur donde et sa
direction de propagation. Un diagramme de Feynman de lchange dun photon virtuel
symbolis par la ligne ondule et le gamma. ce qui est bien le cas du photon ou de toute
particule sans masse. selon lquation ou est la constante de Planck et la frquence du rayon
lectromagntique qui permet de calculer lnergie dun photon. il semble exister un paradoxe
concernant cette notion lgard du photon. Des photons sont absorbs par le processus inverse.
par exemple lorsquune charge est acclre.paramtres continus les composantes de son
vecteur donde. Pourtant. par exemple dans la production dune particule et de son
antiparticule ou dans les transitions atomiques et nuclaires vers des niveaux dnergie levs. le
photon ultraviolet tant plus nergtique que celui de la lumire visible il aurait ainsi une masse
plus grande Mais lquation ne sapplique que dans un rfrentiel o la particule est au repos.
Cette quation admet une masse invariable nulle m condition que E et p soient relies par E
cp. Ainsi. et selon lquivalence entre lnergie et la masse donne par lquation .
et qui est gal . dans le rfrentiel du centre de masse. on peut dire que le photon se dplace
toujours la mme vitesse mais quil est absorb et rmis un peu plus tard par les atomes de la
matire. Une consquence importante de ces formules est que lannihilation dune particule et
de son antiparticule ne peut pas se faire sous la forme dun seul photon. Les formules
classiques de lnergie et de la quantit de mouvement des radiations lectromagntiques
peuvent tre rexprims en termes dvnements relis aux photons. Le photon possde galement un
spin qui est indpendant de sa frquence. avec une quantit de mouvement nette nulle. est le
vecteur donde du photon. ce qui autorise a priori trois valeurs pour sa projection . du fait de
la masse nulle du photon. une onde de polarisation coexiste avec londe lectromagntique
pour donner une onde couple dont la relation de dispersion est diffrente . Par exemple. les
particules entrant en collision nont pas de quantit de mouvement. Lnergie des deux photons
peut tre dtermine en respectant les lois de conservation. Le processus inverse. mais des
polaritons. est le mcanisme dominant par lequel des photons de haute nergie comme les
rayons gamma perdent leur nergie en passant travers la matire. la lumire serait compose de
grains qui voyageraient m/s Vitesse de la lumire. Dans ce cas.o constante de Dirac ou
constante de Planck rduite. En effet. schmatiquement. ltat du photon est dcomposable en
une superposition dondes monochromatiques de longueurs donde voisines via une
transforme de Fourier. un photon peut se trouver dans un tat dont lnergie nest pas bien
dfinie. la cration de paires. la pression des radiations lectromagntiques sur un objet provient
du transfert de quantit de mouvement des photons par unit de temps et de surface de cet
objet. Lamplitude du spin est et la composante mesure dans la direction de propagation.
issus du couplage entre les photons et le champ de polarisation quantifi de la matire. ainsi. et
. Comme en lectromagntisme classique. Les polaritons se dplacent moins vite que les
photons dans le vide . on obtient des particules qui ne sont pas des photons. La loi de
conservation de la quantit de mouvement ncessite donc quau moins deux photons soient
crs. doit tre . dans un dilectrique. appele hlicit. comme par exemple dans le cas dun paquet
donde. . La valeur est cependant interdite par la thorie quantique des champs. ce qui donne
limpression macroscopiquement que la lumire ralentit. Les deux hlicits possibles
correspondent aux deux tats possibles de polarisation circulaire du photon horaire et
antihoraire. et est sa frquence angulaire. Comme pour les autres particules. Modlesmodifier
Bille de lumiremodifier La premire image que lon a du photon est la bille de lumire .
damplitude et dirig selon la direction de propagation du photon. alors quun seul photon a
toujours une certaine quantit de mouvement. lorsque cette onde est quantifie. une
polarisation linaire correspond une superposition de deux tats dhlicit oppose. Lorsquils se
dplacent dans la matire. les photons interagissent avec les charges lectriques prsentes dans
le milieu pour donner lieu de nouvelles quasiparticules .
Or. dans une telle configuration. Cette vision.c/. Si la lumire est compose de plusieurs
longueurs donde. il y a une enveloppe damplitude importante encadre par dautres
enveloppes nettement moins significatives. ou de peu de grosses billes si la longueur donde
est petite du ct du bleu les qualificatifs petit et gros ne sont pas relatifs la taille des billes.
alors le flux dnergie se compose de billes de grosseurs diverses. En effet. ne permet pas
dexpliquer correctement toutes les proprits de la lumire.Dans ce modle. mais la quantit
dnergie quelles comportent. lnergie devrait tre de moins en moins concentre. un flux dnergie
lumineuse donn est dcompos en billes dont lnergie dpend de la longueur donde et vaut h. le
flux dnergie est compos en beaucoup de petites billes si la longueur donde est grande du ct
du rouge. le photon devrait slargir au fur et mesure de sa progression on parle de l talement
du paquet donde . simpliste selon les normes actuelles. Ce modle est insuffisant. Dualit
ondecorpusculemodifier . un modle du photon on a une onde monochromatique de longueur
donde inscrite dans une enveloppe de largeur finie. pour une lumire monochromatique
cestdire dont le spectre se rsume une seule longueur donde. comme le ferait un paquet
donde. lexprience montre que le photon ne stale pas dans lespace. Ainsi. On peut reprsenter
au premier abord les photons par des paquets donde londe lectromagntique nest pas une
sinusode dextension infinie. ni ne se divise en traversant un miroir semitransparent. Paquet
dondemodifier le paquet donde.
a et b A Einstein. a donc deux macroscopique lorsque le flux dnergie est suffisamment
important. On peut imaginer que le photon serait une concentration qui ne se formerait quau
moment de linteraction. Le vecteur propagation de londe. . et se reformerait au moment dune
autre interaction. londe lectromagntique. partial update. A Heuristic Model of the Creation
and Transformation of Light . cestdire un objet mathmatique dfini par sa fonction donde qui
donne la probabilit de prsence. et en consquence dans son rfrentiel les dures sont nulles .
texte intgral archive . Un photon se dplace la vitesse de la lumire. b et c C. modle du diple
vibrant. puis stalerait. En dehors de toute interaction. ce sont les champs lectrique et
magntique mesurs par un appareil macroscopique par exemple antenne rceptrice. On ne
peut parler de photon en tant que particule quau moment de linteraction. c et d A Einstein. a.
cestdire la valeur du champ lectrique et du champ magntique en fonction de lendroit et du
moment significations et . Particle Data Group. on ne sait pas et on ne peut pas savoir quelle
forme a ce rayonnement.Onde lectromagntique oscillation couple du champ lectrique et du
champ magntique. On ne peut donc pas parler de localisation ni de trajectoire du photon.
Comme pour les autres particules lmentaires. il a une dualit ondeparticule. Notes et
rfrencesmodifier . p. vol. p. Review of Particle Physics Gauge and Higgs bosons . ber einen
die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt
trans. indique la direction de Le photon est un concept pour expliquer les interactions entre
les rayonnements lectromagntiques et la matire. . b. On ne peut en fait voir le photon que
comme une particule quantique. vol. . microscopique elle reprsente la probabilit de prsence
des photons. Ainsi. cestdire la probabilit quen un endroit donn il y ait une interaction quantifie
cestdire dune nergie h dtermine. Attention ne pas confondre cette fonction et londe
lectromagntique classique. Une version anglaise est disponible sur Wikisource. de. un
lectroscope ou une sonde de Hall . dans Annalen der Physik. . The Development of Our
Views on the . a. ber die Entwicklung unserer Anschauungen ber das Wesen und die
Konstitution der Strahlung trans. Amsler et al. dans Physics Letters B.
Robert Hooke. Christian Huygens. The Wavelength of the Soft Gamma Rays from Radium B
. vol. A Compton. . dans Progress in optics. p. de . A Pais. vol. ber Strahlen elektrischer Kraft
. . La matire quant elle est constitue de fermions. fr . The Quantum Theory of Radiation . GN
Lewis. dans Nature. .Composition and Essence of Radiation . . Voir galement Physikalische
Zeitschrift. Opticks. galement dans Zeitschrift fr Physik. vol. de . . vol. en James Clerk
Maxwell. . The case for and against semiclassical radiation theory . Millikans Nobel Lecture
archive du mai . . P Villard. p. A Einstein. . de . vol. The quantum centennial . dans
Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Buchwald. Sur le rayonnement
du radium . puisquelles rsultent du processus quantique de la mesure. dans Philosophical
Magazine. dans Comptes Rendus. Trait de la lumiere. . Micrographia or some physiological
descriptions of minute bodies made by magnifying glasses with observations and inquiries
thereupon. . . . The Rise of the Wave Theory of Light Optical Theory and Experiment in the
Early Nineteenth Century. vol. Isaac Newton. En . . E Rutherford. pour autant. ber das
Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum . . Max Plancks Nobel Lecture archive du
juin . . . dans Physical Review. p. Ren Descartes. H Hertz. dans Sitzungsberichte der
Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. Dover Publications. dans Physikalische
Zeitschrift. entre autres. . dans Nature. Strahlungsemission und absorption nach der
Quantentheorie . p. vol. . pdftexte intgral Cet article suit une prsentation par Maxwell la Royal
Society le dcembre . Wilhelm Wien Nobel Lecture archive du dcembre . . . Queries p. . et les
lectrons qui leur sont lis. a et b A Einstein. The conservation of photons . . D . Clauser a
montr une violation dune ingalit de CauchySchwarz classique Phys. vol. lire en ligne archive
. p. . dans Annalen der Physik. M Planck. Sur la rflexion et la rfraction des rayons
cathodiques et des rayons dviables du radium . Une version anglaise est disponible sur
Wikisource.. . Propositions XIIXX. p. . Kimble et ses collaborateurs ont dmontr un effet de
dgroupement de photons laide dun interfromtre . . Oxford University Press. vol. vol. . b. . .
dans Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. . vol. . . . de . vol. Zur
Quantentheorie der Strahlung . Part III. p. N Bohr.. . . . Jed Z. p. Subtle is the Lord The
Science and the Life of Albert Einstein. comme. p. A Quantum Theory of the Scattering of
Xrays by Light Elements archive . a et b Robert A. En . . . . p. dans Philosophical Magazine.
p. University of Chicago Press. p. vol. . p. . . . . . a et b L.. p. vol. a. Ces expriences
produisent des corrlations qui ne peuvent tre expliques par une thorie classique de la lumire.
Anton Zeilinger. les quarks dont sont faits les noyaux atomiques. Book II. de. . dans
Mitteilungen der Physikalischen Geselschaft zu Zrich. Discours de la mthode. Mandel. XIII. .
P Villard. dans Comptes Rendus. A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field . Rev. . il
y a plus datomes dans leau qui coule dun robinet pendant seconde que de photons perus
par la rtine au cours de la mme dure lors dun clair de Lune .
Rev. Rev. Consult le dcembre . Consult le dcembre . . alors quune approche classique
montrerait un groupement des photons Phys. American Journal of Physics Janvier . Pour les
services rendus la physique thorique. Fondation Nobel. Lett. Ouvrages de rfrencemodifier .
Rdition en poche dans la collection Points Sciences . p. . a et b pdf Particle Physics Booklet
archive Voir aussimodifier Articles connexesmodifier lectrodynamique quantique Thorie
quantique des champs Optique Phnomne optique Lumire Bibliographiemodifier Ouvrages de
vulgarisationmodifier Richard Feynman . .Hanbury Brown et Twiss. Consult le dcembre . .
vol. spcialement pour la dcouverte de la loi de leffet photolectrique. . M Brune. Lumire amp
matire une trange histoire. lien DOI archive . Lett. Fondation Nobel. Quantum Rabi
Oscillation A Direct Test of Field Quantization in a Cavity . . Pour leur travail fondamental sur
llectrodynamique quantique. Pour son travail sur les charges lectriques lmentaires et sur
leffet photolectrique. dans Astronomy Letters. Pour sa contribution la thorie quantique de la
cohrence optique. Fondation Nobel.. vol. The Nobel Prize in Physics archive . dans Nature.
Fondation Nobel. vol. Quantum jumps of light recording the birth and death of a photon in a
cavity . Lett. Fondation Nobel. . p. The Nobel Prize in Physics archive . . ISBN . S Gleyzes.
Consult le dcembre . The Nobel Prize in Physics archive . pp. The Nobel Prize in Physics
archive . Consult le dcembre . Pour la dcouverte de leffet portant son nom. Consult le
dcembre .. James Ardini amp Anatol Anton . Phys. J. Cette approche a galement t suivie par
Grangier et ses collaborateurs en Europhys. ISBN . Voir galement la discussion et les
simplifications faites par Thorn et al. dans Phys. Le Seuil . Richard Kidd. The Nobel Prize in
Physics archive . avec de profondes consquences sur la physique des particules lmentaires.
Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources . Evolution of
the modern photon. . The Nobel Prize in Physics archive . . V V Kobychev. . . Am. En
reconnaissance des services rendus pour lavancement de la physique dans la dcouverte des
quantas dnergie. . InterEditions . p. Fondation Nobel.
C s / e .c b .c s MeV. Redirig depuis Quark particule Aller Navigation. C t / e . Claude
CohenTannoudji. Photon wave function. rechercher Pour les articles homonymes. Sminaire
donn dans le cadre du cours Optique quantique . cole Polytechnique de Montral Avril . MeV.
PHS . dtail des ditions. C Charge lectrique d / e . C b / e .c c . GeV. Felix Bussires et Y.
Progress in Optics . ArXiv quantph/. Quark Un article de Wikipdia. C c / e . Jacques
DupontRoc amp Gilbert Grynberg. Elsevier .c u / e . voir Quark homonymie. Emil Wolf. . C /
Spin Dure de vie . lencyclopdie libre. GeV. Editor. Soudagar .c Masse d MeV. Sur le concept
de fonction donde pour le photonmodifier Iwo BialynickiBirula . Quarks Proprits gnrales
Classification Fermions Composition lmentaire Proprits physiques u . lire en lignepdf.
Photons et atomes Introduction llectrodynamique quantique. . . Le problme de la localisation
du photon.c t GeV.
comme les constituants lmentaires de la matire.Les quarks sont des fermions que la thorie
du modle standard dcrit. Articles connexes o . Rfrences Voir aussi o . notion de gluon o . Les
gluons Remarques Notes et rfrences o . . notion de hadron Interaction des quarks. Notes o .
Parenthse historique Couleur Gnration Particules composites. Sommaire masquer
Description Proprits o . qui sest vu dcerner le prix Nobel de physique en . en compagnie de
la famille des leptons. Liens externes Descriptionmodifier La thorie des quarks a t formule
par le physicien Murray GellMann.
Truth Vrit Fraction de charge lectrique lmentaire / / / / / / . laurat du prix Nobel de physique
pour avoir dcouvert les quarks.Murray GellMann. appeles saveurs. Le mot quark provient
dune phrase du roman Finnegans Wake de James Joyce Three Quarks for Muster Mark
Propritsmodifier Ces particules de spin / sont de six sortes. Les quarks possdent une charge
lectrique fractionnaire de la charge lmentaire Quar k d u s c b t Nom anglais franais Down
Bas Up Haut Strange trange Charm Charme Bottom. Les noms anglais restent plus utiliss.
Beauty Beau Top. auxquelles on a donn des noms potiques.
car comme la neutralit est la norme pour llectromagntisme. lusage actuel privilgie les noms
bottom et top. comme rouge et antirouge ce qui donne un mson. mais il peut changer de
couleur en changeant un gluon voir plus bas. vers le bas . Comme linteraction entre atomes
et entre molcules est ellemme drive de linteraction lectromagntique entre protons et lectrons.
Cest ainsi que lon a choisi de les nommer par rougevertbleu.Parenthse historiquemodifier
Originellement. vers le haut et d down. chaque quark correspond une antiparticule. noms qui
sont devenus les standards. labsence de preuve exprimentale du quark t mis en vidence
seulement en relana le doute quant la validit du modle des quarks. un bleu et un vert ce qui
donne un baryon qui en synthse additive des couleurs donnent une lumire blanche . Un
quark peut trenote rouge . vert ou bleu . ou de deux quarks de couleurs complmentaires. de
mme masse. ont t choisis par analogie avec ceux des quarks u up. appele anticouleurnote
un antiquark peut ainsi tre antirouge . cause du phnomne de confinement des quarks. les
noms des quarks b bottom. Trs rapidement. La couleur ici est une analogie qui rend compte
du fait que lon nobserve jamais de quark seul. antivert ou antibleu . Gnrationmodifier linstar
des leptons. nomme antiquark. on ne peut observer que des particules blanches . les quarks
du modle standard peuvent tre groups par gnration Gnratio n Particule de charge
fractionnaire / Up Particule de charge fractionnaire / re Down gnration . tout en bas et t top.
tout en haut . Cette interaction de couleur est de type tripolaire. Malgr lexistence avre du
quark t. Couleurmodifier Les quarks possdent galement un autre nombre quantique que lon
a nomm charge de couleur. la rsultante neutre blanche est la norme pour les particules
constitues par cette interaction. ces quarks ont cependant t renomms en beauty beaut et
truth vrit . alors que linteraction lectromagntique est dipolaire et . La charge de couleur est la
source de linteraction nuclaire forte linteraction nuclaire entre les nuclons et plus gnralement
entre les hadrons est drive de linteraction de couleur . mais de charge lectrique oppose et de
charge de couleur complmentaire. cestdire forme par exemple de trois quarks de couleurs
diffrentes un rouge. et ladage the quark model has no truth le modle des quarks na pas de
vrit/nest pas vrai conduit la rarfaction de lutilisation du couple de termes beauty/truth en
faveur des termes bottom/top initialement introduits. Cependant.
Lhypothse des quarks a t confirme par ltude des diffusions profondment inlastiques
dlectrons sur des nuclons. et les protons sont forms de deux quarks Up et dun quark Down.
la somme de leurs charges de couleur est blanche selon les rgles de la synthse additive des
couleurs. comme lont suppos GellMan et Nman en par des considrations de symtrie lies des
matrices x oprant sur un Cev. forment des particules toutes instables. notion de
hadronmodifier Les hadrons particules lourdes sont constitus de quarks. ils sont toujours
groups de telle sorte que Un proton est constitu de deux quarks up et dun quark down.
Particules composites. Les quarks de deuxime et troisime gnrations sont plus lourds. mais
est un lepton . En effet. qui mit en vidence trois centres diffuseurs Feynman en . Il en existe
deux sortes principales. de couleurs complmentaires qui sannulent. il est aussi possible de
trouver des paires quarksantiquarks. et . distingues par leur nombre de quarks principaux.
pour le proton. Mais.e Strange gnration e Bottom gnration Charmed Top La premire gnration
de quarks constitue la matire ordinaire les neutrons de charge lectrique nulle sont constitus
de deux quarks Down et dun quark Up. Les quarks ont cette caractristique que lon ne les
observe jamais seuls. Les quarks ne peuvent exister de manire isole phnomne de
confinement et sassemblent ainsi en hadrons. et se dsintgrent en quarks de premire
gnration. cestdire compos de quarks des trois couleurs. On rappelle que llectron nest pas
compos de quarks. la somme de leurs charges lectriques est un multiple entier de la charge
lmentaire en gnral . comme pour le neutron. dits quarks de valence .
assemblage de trois quarks des trois couleurs diffrentes les baryons. notion de
gluonmodifier Les quarks interagissent par lintermdiaire de linteraction forte.
Remarquesmodifier . on peut considrer que les toiles tranges toiles quarks sont des
assemblages macroscopiques de quarks U . et en particulier sa masse. qui ont un spin entier
et sont donc des bosons . D et S lis par linteraction de couleur. alors que thoriquement les
toiles quarks nauraient pas de masse minimale. Dautres assemblages de quarks. Elles
auraient t formes dans les premiers instants du Big Bang. qui ont un spin demientier et sont
donc des fermions. Le proton est un baryon constitu de deux quarks up et dun seul quark
down. Sa charge lectrique est de / . Il nest mme pas clair que la notion de masse dun quark
puisse avoir un sens bien dfini. dcrite par la chromodynamique quantique qui a une structure
voisine. mais plus compliquenote . Les gluonsmodifier Les mdiateurs de linteraction forte
sont nomms gluons. Ces associations de quarks ont t voques pour rendre compte de la
matire sombre de lUnivers. Il est donc neutre. tels les pentaquarks. Interaction des quarks.
masse solaire. Ces dernires ont une masse thorique minimale de . En plus des quarks de
valence. sont en principe possibles et auraient t observs en mais leur existence reste
controverse. Le fait que lon ne puisse pas isoler de quark rend la mesure de leur masse
extrmement approximative voir les fourchettes derreur sur le tableau. Le neutron est aussi un
baryon compos de deux quarks down et dun seul quark up. Les toiles quarks sont la limite
entre observation et thorie. les gluons sont galement colors et interagissent donc entre eux.
la diffrence de llectrodynamique quantique dans laquelle les photons sont neutres
lectriquement./ / soit . assemblage dun quark et dun antiquark les msons. Ils sont au nombre
de huit ce qui correspond la dimension du groupe SU utilis pour dcrire mathmatiquement
linteraction forte./ . avant de ltre par la gravit comme a lest pour les toiles neutrons. forms de
cinq quarks deux paires UpDown et un antiStrange ce qui dsigne en fait quatre quarks et un
antiquark. Note lextrme. de celle de llectrodynamique quantique. La charge de couleur pour
linteraction forte joue alors un rle analogue celui de la charge lectrique pour linteraction
lectromagntique. les hadrons sont composs dune mer de paires quarkantiquark qui
participent aux proprits globales du hadron. mais leur conservation aurait t problmatique de
par les conditions rgnant alors. Sa charge lectrique est de / / ./ / soit .
Quantum field theory Thorie Cet article est une bauche concernant la physique. par dfinition.
La thorie quantique des champs QFT fournit un cadre thorique pour la construction des
modles de la mcanique quantique des systmes classiquement paramtrs reprsent par un
nombre infini de degrs dynamique libre. incluant le Modle Standard des particules lmentaires
et leurs interactions. MeV. la phase de transition quantique. rechercher drouler Traduction
quantique des champs . car une telle dtection impliquerait sa non existence.c pour le quark
U. Dans la thorie des champs quantique perturbatif. mais beaucoup de thories revendiquent
lexistence dune particule appele graviton qui compenserait cela.c . et ainsi na pas de sens
dans un contexte dtats lis. Aller Navigation. . quand on divise la masse dun nuclon par trois
nombre de quarks on trouve bien MeV. la physique des particules lmentaires est lexemple le
plus vitale. et pour la description du phnomne critique et les transitions de la phase
quantique. et seulement MeV. De plus. Il ny a pas actuellement de thorie quantique complte
de la force fondamentale rsiduelle.c pour le quark D et . Ces forces portant les particules
sont des particules virtuelles et. En effet.c par quark. Les bosons intermdiaires compensent
la force faible et les gluons celle de la force forte. soit la quasitotalit de la masse. est
considre par beaucoup comme lissue unique et correcte de combiner les rgles de la
mcanique quantique avec la relativit restreinte. la gravit. La force lectromagntique entre deux
lectrons est cause par un change de photons. Les thories du champ quantique sont utilises
dans plusieurs contextes. Cest la nature et le langage quantitatif des particules physiques et
des problmes condenss physique. le phnomne critique. ici le nombre de particules entrantes
fluctue et change. les forces entre les particules sont jugules par les autres particules. La
plupart des thories dans la physique moderne des particules. La thorie quantique des
champs.Masses des quarks les masses indiques des quarks U et D sont uniquement issues
de linfluence de lhypothtique champ de Higgs. ne peuvent pas tre dtectes lors de sa
manifestation. savoir. diffre du nombre sortant. On prend galement en compte linfluence du
champ de gluons qui est responsable de prs de MeV. Vous pouvez partager vos
connaissances en lamliorant comment selon les recommandations des projets
correspondants. comme dans la thorie de la superconductivit. voit seulement la phase de
transition. Thorie quantique des champs Un article de Wikipdia. la notion de quotla particule
mdiatrice dune forcequot provient de la thorie de perturbation. sont considres comme les
thories du champ quantique relativiste. lencyclopdie libre. les champs et dans un contexte de
matire condense les systmes corps multiples. par exemple.
Les photons QFT ne sont pas considrs comme des petites boules de billard ils sont considrs
comme des champs quantique ncessairement coups en ondulations dans un champ, ou des
excitations , qui ressemblent des particules. Le Fermions, comme llectron, peut seulement
tre dcrit comme des ondulations/excitations dans un champ, quand chaque sorte de fermion
a son propre champ. En rsum, la visualisation classique de tout est particules et champ ,
dans la thorie quantique des champs, se transforme en tout est particules , puis tout est
champs . la fin, les particules sont considres comme des tats excits dun champ champ
quantique. Le champ gravitationnel et le champ lectromagntique sont les deux seuls champs
fondamentaux dans la Nature qui ont une infinit de gamme et une correspondance la limite
classique de lnergie faible, qui diminue fortement et cache les excitations des particules
ressemblantes . Albert Einstein, en , attribue la particule ressemblante et les changes discret
dun momenta et dune nergie, la caractristique dun champ quantique , au champ
lectromagntique. Initialement, sa principale motivation tait dexpliquer les radiations
thermodynamique. Bien quil est souvent revendiqu que la photolectrique et les effets de
Compton ncessitent une description quantique du champ EM, cela est maintenant reconnue
comme faux, et pour preuve il en est que la nature de la radiation quantique est dsormais
prise en optique quantique moderne comme leffet de dgroupement. Le mot photon a t invent
en par un grand physicien chimiste Gilbert Newton Lewis voir aussi les articles le
dgroupement du photon et le laser. La description de la limite nergie faible correcte dun
champ thorique quantique dun champ lectromagntique, appel lectrodynamique quantique,
est attribu la thorie de James Clerk Maxwell dveloppe en , bien que la limite classique de
llectrodynamique quantique na pas t aussi largement explore que la mcanique quantique.
Vraisemblablement, l encore inconnue , le traitement quantique des champs thoriques du
champ gravitationnel deviendra et ressemblera exactement la thorie de la relativit gnrale
dans la limite nergie faible . En effet, la thorie des champs quantique ellemme est
probablement la thorie du champ de lnergie faible limite une thorie plus fondamentale telle
que la thorie des supercordes. Comparer dans ce contexte larticle de la thorie des champs
effectifs.
Sommaire
masquer
Historique Champs quantiques o . Notion de champ quantique o . Localisation Notes et
rfrences Bibliographie o . Textes en franais o . Textes en anglais
o
. Articles connexes
Historiquemodifier
Article dtaill Histoire de la thorie quantique des champs.
La thorie des champs quantique prend ses origines dans les annes provenant du problme de
la cration dune thorie mcanique quantique dun champ lectromagntique. En , Werner
Heisenberg, Max Born et Pascual Jordan construisent cette thorie en exprimant les degrs
internes du champ libre comme une infinit densemble doscillateurs harmoniques et en
employant la procdure canonique de quantification de ces oscillateurs. Cette thorie suppose
que les courants ou les charges lectriques ne sont pas prsents, aujourdhui on appellerait
cette thorie, la thorie du champ libre. La premire thorie assez complte de llectrodynamique
quantique, qui inclue la fois le champ lectrodynamique et la matire lectriquement charge
spcifiquement, les lectrons comme objets mcanique quantique, a t cre par Paul Dirac en .
Cette thorie des champs quantique peut tre utilise pour modliser des processus important tel
que lmission de photon par un lectron tombant dans un tat quantique dnergie faible, un
processus dans lequel le nombre de particules changes un atome dans un tat initial un
atome plus un photon dans un tat final. Il est maintenant connu que la possibilit de dcrire un
tel processus est lune des caractristique la plus importante de la thorie des champs
quantique. Il tait vident depuis le dbut que le bon traitement quantique du champ
lectromagntique devait en quelque sorte intgrer la thorie de la relativit dEinstein, qui avait
grandie sur ltude de llectromagntisme classique. Cela doit tre mis ensemble, la relativit et la
mcanique quantique tait la seconde motivation majeur dans le dveloppement de la thorie des
champs quantique. Pascual Jordan et Wolfgang Pauli montrrent en que les champs
quantique pouvaient tre amens se comporter de la faon prdite par la relativit restreinte au
cours des transformations coordonnes spcifiquement, ils montrent que les champs
commutateurs taient invariant de Lorentz.Un nouvel lan pour la thorie des champs quantique
est venu avec la dcouverte de lquation de Dirac, qui tait initialement formule et interprte
comme une quation une inconnue analogue lquation de Shrdinger, mais contrairement
lquation de Shrdinger, lquation de Dirac satisfait la fois linvariance de Lorentz, les exigences
de la relativit restreinte, et les rgles de la mcanique quantique. Lquation de Dirac a intgr la
valeur de la rotation dun demi lectron et a reprsent son moment magntique ainsi que de
donner des prvisions prcises pour le spectre de lhydrogne. La tentation de linterprtation de
lquation de Dirac comme une quation une seule inconnue ne pourrait pas tenir longtemps,
cependant, et finalement il a t montr que plusieurs de ses proprits indsirables comme un tat
ngatif de lnergie pourrait prendre sens en remodelant et en rinterprtant lquation de Dirac
comme un vrai champ dquation, dans ce cas pour le champ Dirac quantifi ou le champ
lectron , avec la solution dune nergie ngative montrant lexistence des antiparticules. Ce
travail a t effectu par Dirac luimme avec linvention de la thorie des trous en et par Wendell
Furry, Robert Oppenheimer, Vladimir Fock, et les autres. Shrdinger, durant la mme priode a
dcouvert sa fameuse quation en , aussi il a trouv indpendamment la gnralisation de la
relativit de celleci connue comme lquation de KleinGordon mais la rejete depuis, sans
rotation, elle prdisais des proprits impossibles pour le spectre de lhydrogne Voir Oskar Klein
et Walter Gordon. Toutes les quations donde relativiste qui dcrivent une rotationzro de
particules sont dites de type KleinGordon. Les tudes des physiciens Viktor Ambartsumian et
de Dmitri Ivanenko sont dune grande importance, en particulier les hypothses d
AmbarzumianIvanenko sur la cration massive de particules publies en qui est la pierre
dangle de la thorie des champs quantique contemporaine. Lide est que non seulement les
quanta du champ lectromagntique, les photons, mais aussi dautres particules incluant les
particules ayant une masse non nulle au repos peuvent natre et disparatre rsultant de leurs
interactions avec dautres particules.
Cette ide de Ambartsumian et Ivanenko a forme la base de la thorie des champs quantique
moderne et la thorie des particules lmentaires. Une analyse subtile et attentive en et plus
tard en effectue par Niels Bohr et Leon Rosenfeld montre que il y a une limitation
fondamentale sur la capacit de mesurer simultanment les intensits de champs lectriques et
magntiques qui entrent dans la description des charges en interaction avec le rayonnement,
impose par un principe dincertitude, qui doit sappliquer toutes les grandeurs conjugues
canoniquement. Cette limitation est cruciale pour le sucs de la formulation et de linterprtation
de la thorie des champs quantique des photons et des lectrons lectrodynamique quantique,
et mme, toute la thorie des champs quantique perturbatifs. Lanalyse de Bohr et de Rosenfeld
explique les fluctuations dans les valeurs du champ lectromagntique qui diffre des valeurs
classiquement admises distantes des sources du champ. Leurs analyse tait cruciale pour
montrer que les limitations et les implications physique du principe dincertitude sapplique
tous les systmes dynamiques, autant quaux champs quaux particules. Leurs analyse a aussi
convaincue beaucoup de personnes que toute possibilit dune description fondamentale de la
nature base sur la thorie classique des champs, tel quEinstein a vis dans ses nombreuses
tentatives et nest pas arriver une thorie du champ unifi classique, tait tout simplement hors
de question. La troisime tape dans le dveloppement de la thorie des champs quantique a t la
ncessit de manipuler les statistiques des systmes plusieurs particules de faon cohrente et
avec facilit. En , Jordan, a essay dtendre la quantification canonique des champs aux
fonctions dondes plusieurs corps des particules identiques, une procdure qui est parfois
appel quantification secondaire. En , Jordan et Eugene Wigner ont trouv que le champ
quantique dcrivant les lectrons, ou les autres fermions, devait tre tendu en utilisant la cration
des antinavettes et des oprateurs dannihilation d au principe de lexclusion de Pauli. Cette
tape du dveloppement a t incorpore dans la thorie des corps multiples et a influence
fortement la physique des matire condense et la physique nuclaire. Malgr les premiers sucs,
la thorie des champs quantique a souffert de plusieurs difficults thoriques graves. Les
quantits physique de base, tel que lindpendance nergtique de llectron, le changement
dnergie des tats des lectrons d la prsence du champ lectromagntique, a donn dinfinie,
contributions divergentesun rsultat absurde lorsquil est calcul en utilisant les techniques
perturbatives disponibles dans les annes et dans la plupart des annes . Le problme de
lindpendance de lnergie de llectron tait dj un problme srieux dans la thorie classique du
champ lectromagntique, la tentative dattribuer une taille finie ou tendue llectron le classique
rayon de llectron a mene immdiatement la question en quoi les contraintes du non
lectromagntisme devait tre invoqu, qui porterait sans doute llectron ensemble pour
contrecarrer la rpulsion de Coulomb d sa taille finie. La situation tait dsastreuse, et a rappel
certains traits de la difficult de RayleighJeans . Ce qui a fait que la situation des annes soit si
dsesprer et sombre, cependant,....
Champs quantiquesmodifier
Notion de champ quantiquemodifier
Supposons que N . qui ajoutent ou enlvent des particules ltat. cette fonction est simplement
Quoique la diffrence soit minime. Les particules lmentaires possdent dj cette dualit dans
lacceptation du terme de la mcanique classique. Avec la seconde quantification. Comme tout
systme quantique. cre ou dtruit des quanta dnergie. avec une particule dans ltat et deux
dans ltat . Enfin. loprateur a a leffet suivant Le facteur normalise la fonction donde.La faon
dont la thorie des champs fut introduite par Dirac partir des particules lmentaires est connue
pour des raisons historiques sous lappellation de seconde quantification. alors la fonction
donde est alors quavec la seconde quantification. en mcanique quantique. . Ces oprateurs
sont trs similaires ceux dfinis par un oscillateur harmonique quantique qui. Les champs ne
sont pas lis la dualit ondecorpuscule. la deuxime permet dexprimer facilement des oprateurs
cration et annihilation. il faut introduire les oprateurs de champ de cration ou dannihilation
dune particule en un point de lespace. Ce que lon entend par champ est un concept qui
permet la cration ou lannihilation de particules en tout point de lespace. le formalisme
lagrangien est plus facile utiliser que son quivalent hamiltonien. un champ quantique a un
hamiltonien et obit lquation de Schrdinger En thorie des champs. lindiscernabilit des
particules sexprime en termes de nombre doccupation. Par exemple.
en physique des particules. Cet hamiltonien est utilis pour dcrire des phonons. Explication
Conservation Application la physique nuclaire Perspectives de violation Voir aussi o . o Ek
est lnergie cintique. Nombre baryonique Un article de Wikipdia. quil ne faut pas confondre
avec une fonction donde. quil interprte comme la dtection dune particule relativement bien
localise dans lespace et dans le temps. sont crits comme une somme doprateurs cration et
annihilation de champ Cela exprime un champ de bosons libres. . Localisationmodifier
Lexprimentateur qui enregistre un clic dans son dtecteur aimerait relier cet vnement. Aller
Navigation. Pour certains types de particules . lencyclopdie libre. au champ quantique et ses
excitations. Sommaire masquer Prsentation o .De mme que pour une seule particule la
fonction donde sexprime avec son moment cintique. de mme les oprateurs de champ
peuvent sexprimer laide des transformes de Fourier. Liens internes . Les hamiltoniens.
loprateur de position de NewtonWigner apporte des lments de rponse. Vous pouvez partager
vos connaissances en lamliorant comment selon les recommandations des projets
correspondants. est loprateur de champ dannihilation de boson. Par exemple. rechercher
Cet article est une bauche concernant la physique des particules. ce qui conduit au problme
de la localisation en physique quantique relativiste.
ce qui donnera un baryon de nombre baryonique . cestdire que la charge de couleur dune
particule doit tre neutre blanche. Il pourrait ventuellement exister une dernire possibilit
consistant en quarks et un antiquark qui formeraient un pentaquark de nombre baryonique .
et est le nombre dantiquarks. la seule exception pourrait rsider dans lanomalie chirale. et
sont plus familires que les quarks. Explicationmodifier Pourquoi prendre le tiers Dun point de
vue pratique. soit en combinant trois quarks chacun dune couleur diffrente. La division par
trois se justifie donc par le fait que la somme des quarks moins les antiquarks dun systme
est toujours divisible par . Or. daprs les lois de linteraction forte. il ne peut pas y avoir de
particules colores nues. Conservationmodifier Le nombre baryonique est conserv dans
quasiment toutes les interactions du modle standard. Mais il y a mieux un nombre
baryonique nonentier signifie dun assemblage quil ne peut pas exister. En effet. le nombre
baryonique sapparente au nombre de masse A qui correspond au nombre de nuclons
prsents dans un noyau. cela permet de faire correspondre le nombre baryonique au nombre
de nuclons protons et neutrons. Perspectives de violationmodifier . Ceci peut tre obtenu soit
en assemblant un quark dune couleur avec un antiquark de lanticouleur oppose. Cette notion
de conservation signifie ici que la somme des nombres baryoniques de toutes les particules
initiales est la mme que pour lensemble des particules aprs linteraction. tous deux constitus
de trois quarks. Application la physique nuclairemodifier Dans le cas de la physique nuclaire.
ce qui donne un mson de nombre baryonique nul . ces particules ont t connues bien avant.
ou trois antiquarks donnant un antibaryon de nombre baryonique .Prsentationmodifier En
physique des particules. Il peut tre dfini comme le tiers de la diffrence entre le nombre de
quarks et le nombre dantiquarks dans le systme o est le nombre de quarks. le nombre
baryonique est un nombre quantique invariant.
Pour le moment. on attribue au proton une demivie suprieure ans. il y a une
nonconservation des nombres baryoniques et leptoniques. Nombre leptonique des particules
courantes nombre leptonique lectron. tauon. bosons . baryons. cette dsintgration na jamais t
observe. Ce qui signifie que cette dsintgration peut parfaitement tre un phnomne possible
tout en tant trop rare pour avoir t observe. Il sagit dune quantit qui sinverse lors de passage
de la matire lantimatire. Liens internes Prsentationmodifier En physique des particules.
antitauon. msons. antineutrinos correspondants particules quarks. antimuon.Dans certaines
thories candidates la grande unification. rechercher Sommaire masquer Prsentation Valeur
Conservation Perspectives de violation Voir aussi o . muon. Aussi. le nombre leptonique est
un nombre quantique invariant tout comme le nombre baryonique attribu aux particules et fait
lobjet dune conservation lors dune raction nuclaire. pour un antilepton et pour toute autre
particule. Un signe de cette nonconservation serait la dsintgration du proton. neutrinos
correspondants positron. Nombre leptonique Un article de Wikipdia. Valeurmodifier Le
nombre leptonique vaut pour un lepton. lencyclopdie libre. Aller Navigation.
. Ce qui signifie que cette dsintgration peut parfaitement tre un phnomne possible tout en
tant trop rare pour avoir t observe. antineutrino lectronique nombre leptonique . Aussi. Par
exemple. il y a une nonconservation des nombres baryoniques et leptoniques. on attribue au
proton une demivie suprieure ansrf. le muon nombre leptonique se dsintgre en neutrino
muonique nombre leptonique . Pour le moment. Soit il y a donc conservation du nombre
leptonique. lectron nombre leptonique . ncessaire. Perspectives de violationmodifier Dans
certaines thories candidates la grande unification. Un signe de cette nonconservation serait
la dsintgration du proton.Conservationmodifier Dans chaque raction nuclaire. il y a
conservation du nombre leptonique. cette dsintgration na jamais t observe.