Le point sur les particules

Publié le par maracas :0039:

Maintenant que j'ai à peu près fait le tour des atomes (voir article précédent), je vais aborder les particules élémentaires.

Je vous ai dit qu'il suffisait de trois types particules (protons, neutrons et électrons) pour faire tout ce qui nous entoure, mais ce n'est pas exact.


Pour commencer les protons et les neutrons ne sont pas des particules élémentaires, on peut encore les diviser. On découvre alors qu'ils sont composés de trois particules plus petites, les quarks.

Les quarks qui forment les neutrons et les protons sont les mêmes, il y en a deux sortes : les quarks up et les quarks down.


Un proton est fait de deux quarks up et un quark down (uud).

A l'inverse un neutron est fait d'un quark up et deux quarks down (udd).

Voilà pourquoi ils se ressemblent tellement. Les particules formées de quarks sont appelées des hadrons.

(Vous comprenez maintenant le nom du nouvel accélérateur du CERN, le LHC ou grand accélérateur de hadrons, qui sert à accélérer des particules formées de quarks)



 


J'en viens à un aspect crucial. Si les électrons restent autour d'un noyau, c'est parce qu'ils ont une charge électrique négative et qu'ils sont attirés par la charge électrique positive des protons.

De la même manière, pour rester liés ensemble et former des protons et des neutrons, les quarks doivent s'attirer entre eux. La force qui les maintient ensemble est appelée 'force nucléaire forte', ou plus précisément 'interaction forte'.


Il existe seulement quatre interactions dans l'univers :

  • La gravitation, qui attire les masse entre elles.

  • L'interaction électromagnétique, qui permet aux charges électriques de s'attirer ou se repousser.

  • L'interaction forte, qui permet aux quarks de se lier ensemble.

  • L'interaction faible, qui permet à certaines particules de se changer en d'autres particules, dont je ne vais pas trop parler pour l'instant.

     

Ces quatre interactions se résument à l'échange de particules.

Il faut donc distinguer les particules de matière des particules d'interaction.


Les particules de matière, j'en ai déjà parlé, sont par exemple les électrons et les quarks up et down. Il en existe d'autres : les neutrinos, qui sont difficiles à observer car ils ont une masse minuscule et pas de charge, et ils sont insensibles à l'interaction forte. Ils ne peuvent interagir que par l'intermédiaire de l'interaction faible, du coup des milliards de ces particules nous traversent à chaque seconde sans qu'on le remarque. Cette particule est cependant très importante, car elle intervient dans la transformation d'u neutron en un proton (et inversement), selon la réaction :

(neutron) devient (proton + électron + neutrino)


Il existe d'autre types de quarks qui sont plus lourds que le up et le down, et qui sont donc instables : les quark 'strange', 'charmed', 'beauty' et 'top' (ou 'true')


En français on dirait les quarks 'haut', 'bas', 'étrange', 'charme', 'beauté' et 'vérité'. C'est très poétique ^^.

Il existe aussi des particules qui ressemblent à des électrons mais en plus lourd : le muon et le tau.

Enfin il existe deux autres types de neutrinos (le premier, dont j'avais parlé, est le 'neutrino électronique') : le 'neutrino muonique' et le 'neutrino tau'.


Vous verrez que tout se simplifie puisqu'on peut les regrouper en famille : la première famille contient les quarks up et down, les électrons et les neutrinos électroniques.


Les particules de matière sont appelées 'fermions'. Leur particularité est qu'on ne peut pas en mettre deux dans un même état quantique (en gros, on ne peut pas mettre deux particules de matière au même endroit).


Les particules d'interaction sont appelés bosons. On peut en mettre plusieurs dans le même état.

Chaque interaction possède son boson : le fait que deux charges électriques s'attirent ou se repoussent correspond à l'échange de photons entre ces particules chargées. Le photon (la particule de lumière) est donc le boson de l'interaction électromagnétique.

La gravitation correspond à l'échange de gravitons entre les masses.

Enfin l'interacton forte correspond à l'échange de gluons entre les quarks (le mot gluon vient de 'glue' qui veut dire 'colle' en anglais).



Je pense que vous êtes déjà épuisés après tout ça. Je vais terminer par vous donner le résumé de toutes les particules de l'univers.

 

Il y a donc, au total :
 

 

Matière :

  • Six sortes de quarks

  • Trois sortes d'électrons

  • Trois sortes de neutrinos


Interactions :

  • Le photon

  • Le gluon (il en existe en fait 8 sortes)

  • Les bosons faibles (3 sortes)


Deux particules d'interaction n'ont pas encore été observés à ce jour :

  • Le graviton

  • Le boson de Higgs (qui sera probablement observé grâce au LHC).


Pour terminer ce panorama, il reste à ajouter une antiparticule à chacune des particules de matière :

  • Six sortes d'anti-quarks

  • Trois sortes d'anti-électrons

  • Trois sortes d'anti-neutrinos


 

Voici enfin un schéma qui résume tout ça :


 

 

Publié dans l'Univers et le reste

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Valentin 03/11/2012 19:27

Moi, ce qui me pose question; c'est l'hydrogene; qui parait-il est un proton tout seul (sans neutron)
Si cela pouvait te questionner au point de chercher quelques mots sur le sujet. Ne manque pas de les rammener par ici....

Ambroisie 23/09/2008 23:16

Putain, j'ai rien compris. Je me sens toute bête d'un coup.

A.

KuzlaetChik 18/09/2008 21:28

'tain mais on est pas jeudi aujourd'hui ?
dans quelle dimension tu nous amène ..
alors oui ça fait beaucoup de terme, beaucoup de définition .. je me souviens que des ions et des anions lol de mes cours de physique chimie ..là jvais pouvoir me la péter ^^

et pas de photo sur ce billet rhoooo !!