Physique des particules Article, Signification, Explication
La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules plus grandes dans les accélérateurs de particules.
Particules subatomiques
La recherche moderne en physique des particules est concentrée sur les particules subatomiques qui sont plus petites que des atomes.
Celles-ci incluent les constituants atomiques tels que les électrons, les protons, et les neutrons (les protons et les neutrons sont réellement des particules composées, constituées de quarkss), de même que les particules produites par les phénomènes de rayonnement et de dispersion, tels que les photons, les neutrinos, et les muons.
À proprement parler, le terme de particule est inadéquat: les objets étudiés par la physique des particules obéissent aux principes de la mécanique quantique; en tant que telles, elles sont sujettes à la dualité onde-particule, montrant un comportement de particules dans certaines conditions expérimentales et celui d'ondes dans d'autres. Théoriquement, elles ne sont décrites ni en tant que particules, ni en tant qu'ondes, mais comme vecteurs d'état dans un espace de Hilbert (cfr. théorie quantique des champs). Selon la convention utilisée par les physiciens des particules, nous emploierons le terme particules élémentaires pour nous référer à des objets tels que des électrons et des photons, en sachant que ces particules ont aussi des propriétés d'ondes.
Toutes les particules observées jusqu'à présent ont été cataloguées dans une théorie quantique des champs appelée modèle standard, qui est souvent considéré comme le plus grand accomplissement de la physiques de particules. Ce modèle contient 47 espèces des particules élémentaires, dont certaines peuvent se combiner pour former des particules composées, dont des centaines ont été découvertes depuis les années 1960. Le modèle standard s'est avéré être conforme à presque tous les tests expérimentaux effectués jusqu'ici, cependant, la plupart des physiciens des particules pensent que c'est une description incomplète de la Nature et qu'une théorie plus fondamentale attend d'être découverte. Ces dernières années, les mesures de la masse des neutrinos ont fourni les premières déviations expérimentales du modèle standard.
La physique des particules a eu un grand impact sur la philosophie des sciences. Les idées des réductioniste qui motivèrent une grande partie du travail dans ce domaine ont été critiquées par divers philosophes et scientifiques.
Classement des particules subatomiques
| rowspan="6" |leptons |électrons |
Les leptons, les quarkss et les baryons sont des fermions, les mésons sont des bosons.
Histoire de la physique des particules
L'idée que la matière se compose de particules élémentaires date au moins du VIe siècle av. J.-C
La doctrine philosophique de l'atomisme a été étudiée par les philosophes grecs tels que Leucippe, Démocrite, et Épicure.
Bien qu'au XVIIe siècle, Isaac Newton pensait que la matière était composée des particules, c'est John Dalton qui, en 1802, énonça formellement que tout est constitué d'atomes minuscules.
En 1869, le premier tableau périodique de Dmitri Mendeleïev permit d'affermir le point de vue prévalent durant tout le XIXe siècle que la matière a été fait d'atomes. Les travaux de Joseph John Thomson établirent que les atomes sont composés d'électrons légers et de protons massifs. Ernest Rutherford établit que les protons sont concentrés dans un noyau compact. Initialement, on pensait que le noyau était seulement constitué de protons et d'électrons confinés (afin d'expliquer la différence entre la charge et le nombre de masse), mais ultérieurement il s'avéra qu'il était constitué de protons et de neutrons.
Au XXe siècle, les progrès de la physique nucléaire et de la physique quantique, culminant avec les preuves de la fission nucléaire et fusion nucléaire, donna naissance à une industrie capable de produire un atome à partie d'un autre, rendant même possible (mais non rentable économiquement) la transmutation de plomb en or.
Tout au long des années 1950 et des années 1960, une variété ahurissante de particules a été trouvée lors d'expériences de dispersion. Ceci fut appelé le zoo de particules. Cette expression fut désapprouvée après la formulation du modèle standard dans les années 1970 car le grand nombre de particules put être expliqué comme résultant de combinaisons d'un relativement petit nombre de particules fondamentales.
Le modèle standard de la physique des particules
L'état actuel de la classification des particules élémentaires s'appelle le modèle standard.
Il décrit les forces fondamentales fortes, faibles, et électromagnétiques en utilisant des bosons médiateurs connus sous le nom de boson de jauge.
Les bosons de jauge sont le photon, les bosons W-, W+ et Z, les gluons et le graviton.
Le modèle contient également 24 particules fondamentales, qui sont les constituants de la matière: les quarkss et les leptons.
Il prévoit aussi l'existence d'un type de boson connu sous le nom de boson de Higgs, mais qui n'a pas encore été observé.
Les réductionistes proclament généralement que tout progrès en sciences a impliqué le réductionnisme dans une certaine mesure.
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En physique des particules, les collaborations internationales principales sont:
Son installation principale est le Tevatron (collisions de protons et d'antiprotons).
De nombreux autres accélérateurs de particules existent.Objections contre la physique des particules
Au sein même de la physique, il y a des objections à l'approche extrêmement réductioniste d'essayer d'expliquer tout en termes de particules élémentaires et de leur interactions.
Ces objections sont habituellement formulées par les physiciens de l'état solide.
Le modèle standard lui-même n'est pas mis en causes mais ils considèrent que la vérification et le perfectionnement du modèle n'est pas aussi important que l'étude des propriétés des atomes et des molécules et particulièrement de leurs propriétés dans des ensembles statistiquement grands.
Ces critiques maintiennent que même une connaissance complète des particules élémentaires ne donne pas la connaissance complète des atomes et des molécules, la connaissance qui est la plus importante d'un point de vue pratique.Voir aussi