Histoire des « particules élémentaires

Histoire des
« Particules Élémentaires »
De « l’atome » de la Grèce antique au
boson de Higgs du CERN
Clément Sire
Laboratoire de Physique Théorique
CNRS & Université Paul Sabatier
www.lpt.ups-tlse.fr

La notion de « constituant élémentaire »
« Théorie » atomiste de la Grèce antique :
Anaxagore (500-428), Leucippe et Démocrite (~460-
370), Épicure (~342-270)…
Une théorie matérialiste plus philosophique
que « physique » :
Apporte une « réalité rationnelle » à la
constitution du monde : les atomes (le plein), le
néant (le vide), et… le mouvement
Retire aux dieux leur caractère spirituel
La matière ne peut se diviser infiniment : l’atome,
parcelle d’être, se conserve éternellement

La notion de « constituant élémentaire »
La naissance de la chimie moderne au
18ième siècle : les éléments
L’école anglaise de chimie (H. Cavendish,
J. Black…) identifie et « pèse » l’« air fixe »
(CO2), l’« air inflammable » (H2), l'« air
phlogistiqué » (N2), l'« air déphlogistiqué » (O2)
Lavoisier établit la conservation de la masse
dans une réaction : « Rien ne se perd, rien ne
se crée, tout se transforme » (mort de la
théorie du phlogistique). Les substances se
décomposent en éléments. Exemple :
l’eau (H2O) ou l’air (O2+N2)

La notion de « constituant élémentaire »
L’atome moderne (ou presque !) devient
une évidence au 19ième siècle :
Dalton caractérise les atomes par leur masse
Gay-Lussac : les rapports des volumes des
constituants et des produits de réactions sont
entiers (« discontinuité » de la matière)
Avogadro : un même volume de gaz (à Pet T
fixés) contient toujours le même nombre de
molécules (~1023/l), et ce, quel que soit le gaz
; notion de molécules
Pasteur, Bravais… expliquent la nature (et les
symétries) des cristaux

La notion de « constituant élémentaire »
L’atome moderne (ou presque !) devient
une évidence au 19ième siècle :
La théorie des gaz (Clausius, Maxwell,
Boltzmann…) permet d’estimer la taille des
molécules
Mendeleïev classe les atomes par masse
croissante