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  • Le Modèle Standard de la physique des particules

    Posté le 14 mai 2011

    Le Modèle Standard de la physique des particules a été développé dans les années 1970. Il tente de décrire les particules et les forces qui expliquent tous les phénomènes physiques.

    Ce modèle comprend 16 particules fondamentales : 12 particules qui constituent la matière que nous connaissons (les fermions) et 4 particules porteuses des forces d’intéraction (les bosons de jauge).

    Les noyaux des atomes, que l’on croyait être indivisibles (d’où leur nom : « Atomos » signifie insécable en grec), sont constitués de protons et de neutrons, qui sont eux-même composés de particules appelées quarks, liées par la force nucléaire forte.

    Particules de matière (Fermions)

    Il y a 2 types de particules de matière : les quarks (sensibles à l’intéraction forte) et les leptons (sensibles à l’intéraction faible). Chaque groupe consiste en 6 particules qui sont liées par paires : quark Up et Down, Charm et Strange, Top et Bottom.

    Les particules les plus légères et stables constituent la première génération. Les 2e et 3e générations comprennent des particules plus lourdes et moins stables.

    Forces et particules porteuses (Bosons de jauge)

    Il y a 4 forces fondamentales dans l’Univers : la force gravitationnelle, la force électromagnétique (lumière, magnétisme, électricité), et les forces nucléaires forte et faible (médiation des interactions au sein du noyau atomique). La force gravitationnelle est la plus faible de toutes les forces mais a une portée infinie. La force électromagnétique a également une portée infinie. La force faible et la force forte n’ont d’effet qu’au niveau des particules subatomiques.

    Nous savons que 3 des forces fondamentales résultent de l’échange de particules porteuses de force, qui appartiennent à un groupe appelé « Bosons ». Les particules de matière transfèrent des quantités discrètes d’énergie en s’échangeant des bosons. La force nucléaire forte est portée par le gluon, la force électromagnétique par le photon, et la force nucléaire faible par les bosons W et Z. Bien qu’hypothétique, le graviton devrait être la particule porteuse de la force gravitationelle.

    La théorie quantique décrit très bien le monde de l’infiniment petit et la relativité générale d’Einstein décrit très bien le monde de l’infiniment grand mais personne n’a réussi à les rendre compatible dans le cadre du Modèle Standard. A l’échelle des particules, l’effet de la force gravitationnelle est tellement faible qu’il est négligeable ce qui fait que le Modèle Standard peut être utilisé malgré l’exclusion d’une des forces fondamentales.

    Des questions toujours sans réponse

    Le Modèle Standard ne permet pas d’expliquer ce qu’est la matière noire, ce qui est advenu de l’antimatière et pourquoi est-ce que les particules ont une masse (entre autres).

    Le boson de Higgs permettrait d’expliquer pourquoi les particules ont une masse. Elles acquerraient leur masse par l’intermédiaire d’interactions avec ce qu’on appelle le champ de Higgs, porté par le boson de Higgs. La matière stable de l’Univers est constituée de particules appartenant à la première génération.

    D’après CERN


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