Nullius In Verba
  • A la Recherche du Monopôle Magnétique

    Posté le 22 août 2016

    Monopole_Magnetique-02Prédit par la physique quantique, le monopôle magnétique manque encore à l’appel.

    Le monopôle électrique est ce qu’on appelle plus couramment la charge électrique. Les charges électriques opposées s’attirent et les charges électriques identiques se repoussent par l’interaction des champs électriques, qui se dirigent du positif au négatif. Les monopôles électriques existent sous la forme de particules qui possèdent une charge électrique positive ou négative, tels que les protons ou les électrons.

    A première vue, le magnétisme semble analogue à l’électricité : il existe un champ magnétique avec une direction définie comme allant du Nord au Sud. Cependant nous n’avons pas trouvé la contrepartie magnétique de la charge électrique : nous n’avons jamais observé de monopôles magnétiques.

    Les aimants n’existent que sous la forme de dipôles, avec un Nord et un Sud. Quand on scinde une barre aimantée en 2 on n’obtient pas un Nord et un Sud séparés mais on obtient 2 aimants plus petits avec un Nord et un Sud chacun. Même si vous scindez cet aimant jusqu’à obtenir des particules vous obtenez toujours un dipôle magnétique.

    Lorsqu’on observe le magnétisme dans le monde, ce que l’on voit correspond exactement aux équations de Maxwell, qui décrivent l’unification des champs électriques et magnétiques. Elles ont été publiées par James Maxwell en 1861 et 1862 et sont encore utilisées en ingénierie, dans les télécommunications, pour les applications médicales, etc. Mais une de ces équations, la loi du magnétisme de Gauss, stipule qu’il n’existe pas de monopôles magnétiques.

    Le magnétisme que l’on observe dans la vie de tous les jours peut être attribué au mouvement des charges électriques. Lorsqu’une particule chargée électriquement se déplace le long d’un chemin, tel qu’un électron se déplaçant le long d’un cable, il génère un courant électrique. Ce courant induit un champ magnétique qui l’entoure.

    La 2ème cause du magnétisme implique une propriété de la mécanique quantique appellée “spin”. On peut y penser comme une particule électriquement chargée en rotation autour d’un axe plutôt que se déplaçant dans une direction particulière. Cela génère un moment angulaire (ou moment cinétique) dans la particule qui fait se comporter l’électron comme un dipôle magnétique (un petit aimant). Cela signifie que l’on peut décrire le phénomène magnétique sans avoir recours aux monopôles magnétiques.

    Mais ça n’est pas parce que nos théories de l’électromagnétisme classique correspondent à nos observations que cela implique nécessairement que les monopôles magnétiques n’existent pas.

    Lire la suite de cette entrée »

  • La Découverte du Pentaquark est confirmée

    Posté le 20 août 2016

    Pentaquark

    De nouveaux résultats de l’expérience LHCb du LHC (CERN) confirment la découverte d’août 2015 qui a montré que les quarks peuvent s’associer par groupe de 5.

    Deux nouvelles études de la collaboration LHCb écartent tous les doutes sur la découverte de particules exotiques comportant 5 quarks. La première démontre que la preuve de l’existence des pentaquarks est indépendante des modèles. La 2ème rapporte la preuve de particules hadroniques, dont les propriétés sont cohérentes avec celles des précédents pentaquarks observés, dans un nouveau canal de désintégration.

    Les quarks s’assemblent habituellement par groupes de 2 (mésons) ou de 3 (baryons). Mais au cours des 2 dernières années, la collaboration LHCb a confirmé l’existence de particules exotiques comportant 4 ou 5 quarks qui avaient été prédites depuis longtemps par les théoriciens. Dans le cas du pentaquark, les données de la désintégration d’une particule à 3 quarks (lambda bottom) ont été analysées. Cette particule se désintégrait en une autre particule plus légère à 3 quarks (J∕psi), un proton et un kaon (méson K). Mais il arrivait qu’elle passe par un état intermédiaire comprenant une particule à 5 quarks et un kaon.

    Lire la suite de cette entrée »

  • Des physiciens confirment la possibilité de l’existence d’une 5ème force de la nature

    Posté le 17 août 2016

    Ciel_etoile

    Des physiciens de l’Université de Californie à Irvine confirment la possible découverte d’une 5ème force de la nature, selon un article publié dans Physical Review Letters.

    Il existe 4 forces dans la nature : la force électromagnétique, la force gravitationnelle, la force nucléaire faible et la force nucléaire forte.

    Les chercheurs se sont intéressés à une étude assez récente (mi-2015) de physiciens de l’Académie des sciences de Hongrie qui cherchaient des “photons noirs”, indicateurs de la présence de matière noire. Le travail de ces scientifiques hongrois a révélé une anomalie de désintégration radioactive* qui pointe vers l’existence d’une particule légère, 30 fois plus lourde qu’un électron. Mais les chercheurs hongrois n’ont pas pu affirmer qu’il s’agissait d’une nouvelle force. Ils ont simplement observé un excès d’évènements qui indiquait une nouvelle particule mais cela n’était pas suffisamment clair pour eux pour qu’ils puissent en déduire le type de particule : particule de matière (fermion) ou particule vecteur de force (boson).

    * Anomalie à 17 MeV dans les désintégrations du Béryllium-8 (avec une déviation de 6,8 sigma)

    Le groupe de l’UCI a étudié les données des chercheurs hongrois ainsi que celles d’autres expériences dans le même domaine et a montré que les éléments de preuves défavorisent fortement à la fois les particules de matière et les photons noirs. Ils ont proposé une nouvelle théorie qui synthétise toutes les données existantes et ont déterminé que la découverte pourrait indiquer une 5ème force fondamentale. Leur analyse initiale avait été publiée fin Avril sur le serveur arXiv. Un article amplifiant les conclusions du premier papier a été publié vendredi dernier sur le même site.

    Lire la suite de cette entrée »

  • L’expérience de pensée du Chat de Schrödinger expliquée simplement

    Posté le 15 août 2016

    Schrodinger_chat-illustrationLe Chat de Schrödinger est une expérience de pensée imaginée en 1935 par le physicien autrichien Erwin Schrödinger (Prix Nobel de Physique en 1933).

    Elle illustre les failles d’une interprétation de la superposition quantique lorsqu’elle est appliquée aux objets de la vie de tous les jours. L’interprétation dite “de Copenhague” de la mécanique quantique stipule qu’une particule existe dans tous les états possibles jusqu’à ce qu’elle soit observée. Erwin Schrödinger voulait démontrer l’absurdité de cette interprétation.

    Cette expérience de pensée est assez simple :
    Un chat est placé dans une boite en acier qui contient un dispositif comprenant une substance radioactive, un compteur Geiger et un flacon de poison (contenant du Cyanure d’hydrogène). Si un seul atome de cette substance se désintègre, le compteur Geiger le détecte et déclenche un mécanisme qui brise le flacon et tue le chat. La source radioactive a une probabilité de désintégration de 50% par heure. Après une heure, la probabilité que le chat soit mort est égale à la probabilité que le chat soit vivant.

    Schrodinger_cat

    Lire la suite de cette entrée »

  • Le Mystère du Rayon du Proton Persiste

    Posté le 14 août 2016

    Proton-illustrationUne équipe de chercheurs répartis dans le monde entier a réitéré des expériences menées il y a plusieurs années. Ces expériences montraient que, lorsqu’un muon était en orbite autour d’un proton, son rayon n’était pas le même que lorsqu’il s’agissait d’un électron. Cette fois-ci les chercheurs ont utilisé un noyau de Deutérium et en sont arrivés à la même conclusion.

    Depuis un certain temps les scientifiques calculaient le rayon d’un proton (0.88 ± 0.01 femtomètres) en utilisant la charge de l’électron qui orbite autour de son noyau. Mais en améliorant la précision des mesures, en utilisant des muons chargés négativement (qui orbitent plus près du noyau), des chercheurs du Max Planck Institute ont découvert en 2010 que le noyau avait un rayon différent que celui qui était considéré comme sa valeur officielle.

    Cela a estomaqué les physiciens parce que cela signifie qu’il y a une erreur qui se cache quelque part dans le Modèle Standard. Depuis ces 6 dernières années les chercheurs ont proposé plusieurs théories qui pourraient résoudre cette énigme, dont la plupart tentaient de préserver le Modèle Standard, mais leurs efforts ont été vains. Le mystère persiste.

    Lire la suite de cette entrée »