"O
0
c
::J
0
('\"')
T"-f
0
N
@
~
..c
Ol
ï::::
>a.
0
u
;a;
"='
c
::i
"' "'
"'
~
't:
0
'5
"' c
0
c
c
.Q
ü
::i
"='
2
o.
f
"'
'5
F!
-ci
0
c
::i
0
@
AVANT-PROPOS
La physique des particules est une science récente. La première particule, au sens moderne du terme, fut l'électron découvert en 1897 et le formalisme théorique permettant de décrire correctement les différentes observations expérimentales n'a trouvé sa
forme actuelle que dans les années 1970 comme une extension à la fois de la théorie
quantique et de la relativité restreinte.
Cet ouvrage vise à présenter une vision moderne de la physique des particules de
manière abordable mais sans occulter les concepts formels sur lesquels elle repose.
L'exposé présuppose que le lecteur soit familier avec les concepts de la mécanique
analytique, de 1a mécanique quantique et de 1a relativité, qui seront brièvement rappelés au chapitre 2. Nous décrirons ainsi les lagrangiens pour des paiticu1es libres
(chapitres 3 et 4), le principe d' invariance de jauge conduisant au lagrangien d' interaction ainsi que le mécanisme de brisure spontanée de symétrie, introduisant le
mécanisme de Higgs (chapitre 5). À chaque étape, nous nous limiterons au cas le
plus simple, ce qui nous permettra de nous affranchir des concepts de théorie des
groupes et de calcul tensoriel. Avec ce formalisme allégé nous pourrons néanmoins
illustrer les principaux concepts théoriques. L'extension au modèle standard complet serait formellement plus complexe mais ne repose sur aucune nouvelle idée. Le
chapitre 6 se consacrera aux principes du ca1cu1 des observables physiques dans les
processus de diffusion, toujours en se limitant au cas le plus simple pour illustrer
les concepts. Enfin les deux derniers chapitres traiteront de deux aspects particuliers
de la physique des particules : les états liés de l'interaction forte au chapitre 7 et la
physique des neutrinos au chapitre 8.
L'essentiel du contenu de cet ouvrage repose sur des cours donnés en première et
seconde années de master de physique fondamentale à ]'Université Joseph Fourier de
Grenoble. I1 n'existerait pas sans 1a contribution de nombreux collègues du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC). Je tiens particulièrement
à remercier Arnaud Lucotte qui a patiemment relu ce document, ainsi que Michael
Klasen, Ingo Schienbein et Yannick Arnoud .
V
0
c
::J
0
('\"')
T"-f
0
N
@
~
..c
Ol
ï::::
>a.
0
u
;a;
"='
c
::i
"' "'
"'
~
't:
0
'5
"' c
0
c
c
.Q
ü
::i
"='
2
o.
f
"'
'5
F!
-ci
0
c
::i
0
@
AVANT-PROPOS
La physique des particules est une science récente. La première particule, au sens moderne du terme, fut l'électron découvert en 1897 et le formalisme théorique permettant de décrire correctement les différentes observations expérimentales n'a trouvé sa
forme actuelle que dans les années 1970 comme une extension à la fois de la théorie
quantique et de la relativité restreinte.
Cet ouvrage vise à présenter une vision moderne de la physique des particules de
manière abordable mais sans occulter les concepts formels sur lesquels elle repose.
L'exposé présuppose que le lecteur soit familier avec les concepts de la mécanique
analytique, de 1a mécanique quantique et de 1a relativité, qui seront brièvement rappelés au chapitre 2. Nous décrirons ainsi les lagrangiens pour des paiticu1es libres
(chapitres 3 et 4), le principe d' invariance de jauge conduisant au lagrangien d' interaction ainsi que le mécanisme de brisure spontanée de symétrie, introduisant le
mécanisme de Higgs (chapitre 5). À chaque étape, nous nous limiterons au cas le
plus simple, ce qui nous permettra de nous affranchir des concepts de théorie des
groupes et de calcul tensoriel. Avec ce formalisme allégé nous pourrons néanmoins
illustrer les principaux concepts théoriques. L'extension au modèle standard complet serait formellement plus complexe mais ne repose sur aucune nouvelle idée. Le
chapitre 6 se consacrera aux principes du ca1cu1 des observables physiques dans les
processus de diffusion, toujours en se limitant au cas le plus simple pour illustrer
les concepts. Enfin les deux derniers chapitres traiteront de deux aspects particuliers
de la physique des particules : les états liés de l'interaction forte au chapitre 7 et la
physique des neutrinos au chapitre 8.
L'essentiel du contenu de cet ouvrage repose sur des cours donnés en première et
seconde années de master de physique fondamentale à ]'Université Joseph Fourier de
Grenoble. I1 n'existerait pas sans 1a contribution de nombreux collègues du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC). Je tiens particulièrement
à remercier Arnaud Lucotte qui a patiemment relu ce document, ainsi que Michael
Klasen, Ingo Schienbein et Yannick Arnoud .
V