La Physique pour comprendre la nature
composites nommées les hadrons : les mésons (1 quark + 1 anti-quark), les baryons
(3 quarks), les anti-baryons (3 anti-quarks).
Dans ce modèle, les interactions sont au nombre de deux : l’interaction forte expliquée par la théorie QCD et l’interaction électrofaible (unification des interactions électromagnétique et faible, explication par les théories QED et électrofaible). Ces interactions
correspondent à des échanges de particules appelées bosons. Ces bosons apparaissent
subitement suivant le principe d’incertitude de Heisenberg puis disparaissent après avoir
transmis leur force. Les bosons, au nombre de 12, se décomposent en plusieurs familles :
8 gluons qui transmettent l’interaction forte, les bosons W
+ et W
- qui transmettent
l’interaction électrofaible par courant chargé, le boson Z
0 qui transmet l’interaction
électrofaible par courant neutre, et le photon qui transmet l’interaction électromagnétique. L’interaction forte concerne essentiellement les quarks associés entre eux et les
particules à base de quarks, et le vecteur d’échange est le gluon. L’interaction électromagnétique concerne les particules de matière chargées et le photon est le vecteur de
cette interaction. L’interaction faible concerne toutes les particules de matière et les
bosons W
+ , W
- et Z
0 en sont les vecteurs.
Le tableau ci-dessous résume l’état actuel du modèle standard en regroupant les particules constituant la matière et les particules participant aux interactions fondamentales.
PARTICULES
Fermions « Matière »
Bosons « Interaction »
quarks
anti-quarks
leptons
anti-leptons
gluons
W +
W -
Z 0
photon
Deux particules sont prédites par la théorie mais non observées expérimentalement à
ce jour. La gravitation est l’interaction qui échappe pour le moment au modèle standard.
Cependant, une particule hypothétique, le graviton, a été imaginée pour transmettre
la gravité dans la plupart des systèmes quantiques. Ce graviton serait le quantum de
la force gravitationnelle. Il n’a pas été observé à ce jour. Le graviton serait également
assimilable à une onde gravitationnelle qui pourrait être détectée par interférométrie.
Le modèle standard initial supposait que les particules décrites étaient toutes de masse
nulle, ce qui est contraire à l’observation. Il a donc été imaginé une autre interaction
entre les fermions de masse nulle et un boson dit de Higgs, permettant de conférer une
masse à ces fermions. Ainsi une nouvelle interaction est prédite avec un nouveau vecteur,
le boson de Higgs : à ce jour, cette interaction et ce boson n’ont pas été observés.
LARGE HADRON COLLIDER (LHC)
La communauté scientifique était en ébullition le 10 septembre 2008 avec le lancement
des expériences réalisées avec le Large Hadron Collider (LHC) au Centre Européen de
Recherche Nucléaire (CERN) en Suisse, près de Genève. Après de longues années de
recherche, de mise en œuvre et de construction, le plus grand accélérateur de particules
au monde était enfin opérationnel. Malheureusement, des problèmes techniques ont
retardé le début des expériences : les premiers tests ont redémarré à l’automne 2009 et
les premiers résultats pourraient arriver au cours de l’année 2010 !
18
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 18 — #28
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composites nommées les hadrons : les mésons (1 quark + 1 anti-quark), les baryons
(3 quarks), les anti-baryons (3 anti-quarks).
Dans ce modèle, les interactions sont au nombre de deux : l’interaction forte expliquée par la théorie QCD et l’interaction électrofaible (unification des interactions électromagnétique et faible, explication par les théories QED et électrofaible). Ces interactions
correspondent à des échanges de particules appelées bosons. Ces bosons apparaissent
subitement suivant le principe d’incertitude de Heisenberg puis disparaissent après avoir
transmis leur force. Les bosons, au nombre de 12, se décomposent en plusieurs familles :
8 gluons qui transmettent l’interaction forte, les bosons W
+ et W
- qui transmettent
l’interaction électrofaible par courant chargé, le boson Z
0 qui transmet l’interaction
électrofaible par courant neutre, et le photon qui transmet l’interaction électromagnétique. L’interaction forte concerne essentiellement les quarks associés entre eux et les
particules à base de quarks, et le vecteur d’échange est le gluon. L’interaction électromagnétique concerne les particules de matière chargées et le photon est le vecteur de
cette interaction. L’interaction faible concerne toutes les particules de matière et les
bosons W
+ , W
- et Z
0 en sont les vecteurs.
Le tableau ci-dessous résume l’état actuel du modèle standard en regroupant les particules constituant la matière et les particules participant aux interactions fondamentales.
PARTICULES
Fermions « Matière »
Bosons « Interaction »
quarks
anti-quarks
leptons
anti-leptons
gluons
W +
W -
Z 0
photon
Deux particules sont prédites par la théorie mais non observées expérimentalement à
ce jour. La gravitation est l’interaction qui échappe pour le moment au modèle standard.
Cependant, une particule hypothétique, le graviton, a été imaginée pour transmettre
la gravité dans la plupart des systèmes quantiques. Ce graviton serait le quantum de
la force gravitationnelle. Il n’a pas été observé à ce jour. Le graviton serait également
assimilable à une onde gravitationnelle qui pourrait être détectée par interférométrie.
Le modèle standard initial supposait que les particules décrites étaient toutes de masse
nulle, ce qui est contraire à l’observation. Il a donc été imaginé une autre interaction
entre les fermions de masse nulle et un boson dit de Higgs, permettant de conférer une
masse à ces fermions. Ainsi une nouvelle interaction est prédite avec un nouveau vecteur,
le boson de Higgs : à ce jour, cette interaction et ce boson n’ont pas été observés.
LARGE HADRON COLLIDER (LHC)
La communauté scientifique était en ébullition le 10 septembre 2008 avec le lancement
des expériences réalisées avec le Large Hadron Collider (LHC) au Centre Européen de
Recherche Nucléaire (CERN) en Suisse, près de Genève. Après de longues années de
recherche, de mise en œuvre et de construction, le plus grand accélérateur de particules
au monde était enfin opérationnel. Malheureusement, des problèmes techniques ont
retardé le début des expériences : les premiers tests ont redémarré à l’automne 2009 et
les premiers résultats pourraient arriver au cours de l’année 2010 !
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