Les particules élémentaires

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Dans le noyau atomique les nucléons (protons et neutrons) ne sont pas des particules élémentaires. Ils sont chacun composées de 3 particules élémentaires (des quarks) en interaction.

 





  Les particules élémentaires de la matière

 

Les particules élémentaires sont les particules qui d'après la théorie et l'expérience actuelle ne peuvent être décomposées en particules plus petites.

Les physiciens les classent en deux catégories :

- Les fermions ou particules de matière,
- Les bosons de Jauge qui sont les particules support ou vecteur des interactions ou forces élémentaires.

 

 

 

 

 

 

 

Il existe plusieurs types de quarks.

Les protons et les neutrons sont composés de deux types de quark, appelés quark up et quark down. (ces particules sont aussi nommés  baryons)

Comme l'électron, ou les photons, les quarks apparaissent sans structure, insécables et sont donc considérés comme des particules élémentaires.

Seul quatre types de particules élémentaires ( l'électron, le neutrino de l' électron et une paire de quarks - up et down ) sont nécessaires pour construire toute la matière stable de l'Univers.

Cependant, ils ne suffiraient pas pour bâtir l' Univers.

Des processus de haute énergie qui se produisent naturellement dans l' Univers, ou qui sont générés artificiellement dans des accélérateurs et/ou collisionneurs de particules, produisent une grande variété de particules à courte durée de vie qui incluent davantage de particules. 

Ces particules peuvent être regroupées en deux "familles" les quarks et les leptons - Ce  sont les particules de matière du Modèle Standard courant.

                                                      



                                                         Particules de matière (fermions)



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L'antimatière

Pour chacune des particules de matière de base, il existe aussi une antiparticule qui, comme son image dans un miroir, lui ressemble mais pour laquelle les propriétés, telles que la charge électrique, sont inversées. 

L'électron, par exemple, a une charge négative alors que son antiparticule, appelée le positron, a une charge positive.

Lorsqu'une particule est crée, une antiparticule doit elle-aussi être crée.

 

 

 


Les particules "vecteur d 'interaction ou de force"ou bosons

 


Les forces, ou interactions, entre particules de matière agissent toutes à travers un " vecteur de force " qui est aussi une particule et qui est échangé entre les particules en interaction.

La plus connue de ces intéractions, est l'intéraction entre la lumière et la matière, c'est à dire l'interaction entre photons et électrons.
Cette interaction est à la base de la quasi totalité des phénomènes physique et chimiques (à l'exception de ce qui se passe à l'interieur du noyau de l'atome et de la gravité )
Le domaine qui l'étudie se nomme l' électrodynamique quantique.
C'est la partie la plus achevée de physique.

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Les physiciens connaissent quatre interactions (ou force) fondamentales.


L'intéraction forte

L'interaction faible

La  gravité


 

Les photons, les particules de lumière, sont les support de l' interaction (ou de la force) électromagnétique.

Les particules vecteurs de l 'intercation faible sont appelés W et Z.

Les vecteurs de l'interaction sont appelés gluons. (leur étude relève de la chromodynamique quantique)

La particule vecteur de la force de gravité (graviton ) n'a pas été découverte.


Théorie et expérimentations

Les résultats exposés ci dessus résultent d'échanges entre des constructions théoriques très sophistiquées et mathématiquement " ardues " issue de la mécanique quantique et d'expérimentations pratiquées dans des accélérateurs de particules ou d'observations de processus se déroulant dans l'univers.

 

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ci -dessus accellérateur de particules du C.E.R.N

Il est à noté que les deux plus grandes théories de la physique contemporaine, la relativité qui s'applique parfaitement en astronomie et en cosmologie et la mécanique quantique qui s'applique à l'étude des particules et au niveau atomique et moléculaire ne sont pas entièrement compatibles.

C'est pourquoi les physiciens théoriciens essaient d'élaborer de nouveaux modèles théoriques pour pouvoir unifier la description de l'ensemble des phénomènes physiques se déroulant dans l'univers. (Théorie des supercordes, Théorie Supersymétrique, Cosmologie Quantique)

 

Les familles de particules (document du Site du C.E.R.N. (où a été inventé le WEB))


Si nous examinons les charges électriques et les masses des membres des deux familles, nous voyons qu'elles peuvent être groupées en paires, avec trois paires pour chaque famille. 

L'électron et le neutrino-électron, et les quarks up et down de la matière stable constituent les paires pourvues des masses les plus faibles; les autres particules font partie de paires plus lourdes, ou "générations" plus lourdes de la famille.

Des expériences faites au collisionneur LEP du CERN ont montré qu'il n'y avait pas d'autres générations à découvrir.

Cette observation est confirmée par les mesures de la quantité d'hélium (et d'autres éléments légers) qui a été produite lors du Big Bang: s'il y avait eu davantage de générations dans l'Univers primitif, la quantité d'hélium aurait été moindre.

 

Particule Masse (Gev/c2) Charge Elec.
U (up) .005 +2/3
D (down) .01 -1/3
C (charmé) 1.5 +2/3
S (étrange) 0.2 -1/3
T (top) 180 +2/3
B (beauté) 4.7 -1/3
Particule Masse (Gev/c2) Charge Elec.
neutrino-électron <7x10-9 0
électron .000511 -1
neutrino-muon <.0003 0
muon 0.106 -1
neutrino-tau <.03 0
tau 1.7771 -1

 

Posez une question en physique subatomique (IN2P3)
Atomes et Particules sur le site de Mr. Gérard Villemin
http://fr.wikipedia.org/wiki/Particule_%E9l%E9mentaire

 

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