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1.3. D'autres particules
1.2.2 Contexte théorique
Une théorie de la physique des particules doit pouvoir décrire des interactions où
la nature et le nombre des particules varient : ceci n'est pas possible dans le cadre
usuel de la mécanique quantique où la fonction d'onde, associée à une probabilité
de présence dans l'espace, ne peut pas décrire de tels systèmes. C'est le formalisme
de la seconde quantification et de l'espace de Fock qui permet de traduire ce type de
phénomènes. Il sera décrit au chapitre 3.
Les pa11icules étudiées peuvent avoir une vitesse très élevée, proche ou égale à
celle de la lumière, ce qui implique que la théorie de la physique des particules doit
intégrer la relativité restreinte.
Enfin, on souhaite une théori e qui intègre l' électromagnétisme et donc le concept
de champ. L' approche formelle de l'électromagnétisme passe par la théorie des
champs, qui est une extension de la mécanique analytique. La théorie des champs
classique de l'électromagnétisme inclut naturellement la relativité restreinte qui permet un traitement quasi identique des coordonnées d'espace et de temps dans les
équations. En revanche la mécanique quantique décrit l'évolution temporelle d'une
fonction d'onde, normalisée sur l'espace. L'unification de ces deux théories, qui présentent des approches radicalement différentes de l'espace-temps, n'est pas aisée.
Une simple théorie de mécanique quantique relativiste fait rapidement apparaître des
incohérences qui ne peuvent se résoudre que dans un formalisme plus vaste, celui de
la théorie quantique des champs. Nous donnerons, dans les chapitres 3 à 6, un aperçu
de ce formalisme et de son application à la physique des particules.
l .3 D'AUTRES PARTICULES
En plus des particules de la matière ordinaire, d' autres objets sont venus s'ajouter à
la liste, parfois comme découverte expérimentale qu' il faut inclure dans le modèle,
parfois en tant que conséquence des modèles théoriques qui prévoient de nouveaux
objets. Ces particules sont par nature instables puisq u'absentes de la matière ordinarre.
1.3. 1 Interaction et bosons massifs
L'interprétation du champ électromagnétique en tant que particule est le photon. L' interaction, c'est-à-dire l'échange d'énergie ou d'impulsion entre deux charges, s'opère
par l'échange d'un photon de masse nulle. Le potentiel pour une source statique est
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1.2.2 Contexte théorique
Une théorie de la physique des particules doit pouvoir décrire des interactions où
la nature et le nombre des particules varient : ceci n'est pas possible dans le cadre
usuel de la mécanique quantique où la fonction d'onde, associée à une probabilité
de présence dans l'espace, ne peut pas décrire de tels systèmes. C'est le formalisme
de la seconde quantification et de l'espace de Fock qui permet de traduire ce type de
phénomènes. Il sera décrit au chapitre 3.
Les pa11icules étudiées peuvent avoir une vitesse très élevée, proche ou égale à
celle de la lumière, ce qui implique que la théorie de la physique des particules doit
intégrer la relativité restreinte.
Enfin, on souhaite une théori e qui intègre l' électromagnétisme et donc le concept
de champ. L' approche formelle de l'électromagnétisme passe par la théorie des
champs, qui est une extension de la mécanique analytique. La théorie des champs
classique de l'électromagnétisme inclut naturellement la relativité restreinte qui permet un traitement quasi identique des coordonnées d'espace et de temps dans les
équations. En revanche la mécanique quantique décrit l'évolution temporelle d'une
fonction d'onde, normalisée sur l'espace. L'unification de ces deux théories, qui présentent des approches radicalement différentes de l'espace-temps, n'est pas aisée.
Une simple théorie de mécanique quantique relativiste fait rapidement apparaître des
incohérences qui ne peuvent se résoudre que dans un formalisme plus vaste, celui de
la théorie quantique des champs. Nous donnerons, dans les chapitres 3 à 6, un aperçu
de ce formalisme et de son application à la physique des particules.
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En plus des particules de la matière ordinaire, d' autres objets sont venus s'ajouter à
la liste, parfois comme découverte expérimentale qu' il faut inclure dans le modèle,
parfois en tant que conséquence des modèles théoriques qui prévoient de nouveaux
objets. Ces particules sont par nature instables puisq u'absentes de la matière ordinarre.
1.3. 1 Interaction et bosons massifs
L'interprétation du champ électromagnétique en tant que particule est le photon. L' interaction, c'est-à-dire l'échange d'énergie ou d'impulsion entre deux charges, s'opère
par l'échange d'un photon de masse nulle. Le potentiel pour une source statique est
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