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Physique quantique : Fondements
Tab. 1.2 – Les particules de matière. Les charges électriques sont mesurées en
unités de la charge du proton.
lepton
q = −1
neutrino
q =0
quark
q =2/3
quark
q = −1/3
famille 1
électron
neutrino e quark up quark
down
famille 2
muon
neutrino µ quark
charmé
quark
étrange
famille 3
tau
neutrino τ quark
top
quark b
responsable des masses de toutes les autres particules massives, en dehors de
celles des neutrinos. Il est très vraisemblable que ce boson de Higgs a été
identifié en juillet 2012 au collisionneur LHC du CERN à Genève, avec une
masse de 125 GeV/c
2
.
À ces particules, il faut ajouter celles qui “transportent les interactions” :
le photon pour les interactions électromagnétiques, les bosons W et Z pour
les interactions faibles, les gluons pour les interactions fortes et le graviton
pour les interactions gravitationnelles
9
, ce qui nous amène naturellement à
introduire ces interactions.
1.1.4 Interactions (ou forces) fondamentales
On distingue quatre
10
types d’interactions (ou de forces) fondamentales :
fortes, électromagnétiques, faibles et gravitationnelles. Les interactions électromagnétiques sont celles qui vont jouer un rôle majeur dans ce livre : ce sont
elles qui régissent le comportement des atomes, des molécules, des solides, etc.
Les forces électriques de la loi de Coulomb sont dominantes : rappelons que si
une charge q est immobile à l’origine des coordonnées, la force qu’elle exerce
sur une charge immobile q
′
située en un point r est
F =
qq
′
4πε 0
ˆ
r
r 2
(1.3)
prédites plusieurs années avant sa découverte expérimentale en 1994. En raison de sa masse
élevée, environ 180 fois la masse du proton, il a fallu attendre la construction du Tevatron
aux USA pour le produire.
9. En toute rigueur, les interactions électromagnétiques et les interactions faibles sont
maintenant unifiées en interactions électrofaibles ; les gluons, tout comme les quarks,
n’existent pas à l’état libre. Enfin, l’existence du graviton est pour le moment hypothétique :
on n’a même pas encore détecté sur la Terre sa version classique, les ondes gravitationnelles.
10. La “cinquième force” revient périodiquement sur le devant de la scène, mais elle
disparaît tout aussi périodiquement !
Physique quantique : Fondements
Tab. 1.2 – Les particules de matière. Les charges électriques sont mesurées en
unités de la charge du proton.
lepton
q = −1
neutrino
q =0
quark
q =2/3
quark
q = −1/3
famille 1
électron
neutrino e quark up quark
down
famille 2
muon
neutrino µ quark
charmé
quark
étrange
famille 3
tau
neutrino τ quark
top
quark b
responsable des masses de toutes les autres particules massives, en dehors de
celles des neutrinos. Il est très vraisemblable que ce boson de Higgs a été
identifié en juillet 2012 au collisionneur LHC du CERN à Genève, avec une
masse de 125 GeV/c
2
.
À ces particules, il faut ajouter celles qui “transportent les interactions” :
le photon pour les interactions électromagnétiques, les bosons W et Z pour
les interactions faibles, les gluons pour les interactions fortes et le graviton
pour les interactions gravitationnelles
9
, ce qui nous amène naturellement à
introduire ces interactions.
1.1.4 Interactions (ou forces) fondamentales
On distingue quatre
10
types d’interactions (ou de forces) fondamentales :
fortes, électromagnétiques, faibles et gravitationnelles. Les interactions électromagnétiques sont celles qui vont jouer un rôle majeur dans ce livre : ce sont
elles qui régissent le comportement des atomes, des molécules, des solides, etc.
Les forces électriques de la loi de Coulomb sont dominantes : rappelons que si
une charge q est immobile à l’origine des coordonnées, la force qu’elle exerce
sur une charge immobile q
′
située en un point r est
F =
′
4πε 0
ˆ
r
r 2
(1.3)
prédites plusieurs années avant sa découverte expérimentale en 1994. En raison de sa masse
élevée, environ 180 fois la masse du proton, il a fallu attendre la construction du Tevatron
aux USA pour le produire.
9. En toute rigueur, les interactions électromagnétiques et les interactions faibles sont
maintenant unifiées en interactions électrofaibles ; les gluons, tout comme les quarks,
n’existent pas à l’état libre. Enfin, l’existence du graviton est pour le moment hypothétique :
on n’a même pas encore détecté sur la Terre sa version classique, les ondes gravitationnelles.
10. La “cinquième force” revient périodiquement sur le devant de la scène, mais elle
disparaît tout aussi périodiquement !