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  • Comment Mesure-t-on le Rayon d’un Proton ?

    Posté le 16 septembre 2016

    Proton-illustrationUn proton est une particule qui contient 3 quarks chargés (2 quarks up et un quark down) liés par la force nucléaire forte.

    La notion de taille pour une particule comme le proton, qui est dans le domaine de la physique quantique, est difficile à définir. Mais il y a 2 manières classiques de mesurer son rayon : par diffusion des électrons d’un atome d’hydrogène ou en regardant de très près la différence entre certains niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène (cette différence est appelée décalage de Lamb)

    Le décalage de Lamb est la différence d’énergie entre les 2 niveaux de l’atome d’hydrogène, notés 2S1/2 et 2P1/2. Il est dû à l’interaction entre les fluctuations quantiques du vide et l’électron de l’hydrogène. Il a été découvert en 1930 par Willis Lamb. Ce décalage d’énergie est si faible qu’il est très sensible au rayon du proton.

    Le rayon du proton, qui est défini comme la distance à laquelle la densité de charge descend en dessous d’une certaine valeur, est estimé à 0,8751 femtomètres.

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  • Une nouvelle particule hypothétique pourrait solutionner 2 problèmes majeurs de la physique des particules

    Posté le 15 septembre 2016

    particule_hypothetique

    Dans un article publié dans Physical Review Letters, les physiciens Yu-Sheng Liu, David McKeen, et Gerald A. Miller de l’University of Washington à Seattle ont émis l’hypothèse d’une nouvelle particule.

    Cette hypothèse est très attrayante parce qu’elle pourrait solutionner 2 problèmes majeurs : l’énigme du rayon du proton et une divergence dans les mesures du moment magnétique anomal du muon qui diffèrent des prédictions du Modèle Standard de manière significative.

    Les physiciens décrivent cette nouvelle particule hypothétique comme un boson scalaire électrophobique. Il y a actuellement 5 bosons dans le Modèle Standard dont un seul est scalaire (le boson de Higgs), ce qui signifie qu’il a un spin de 0. Ces 5 bosons ont été confirmés expérimentalement. Ce sont des porteurs de force qui jouent un rôle dans la cohésion de la matière.

    Une des caractéristiques de cette nouvelle particule hypothétique est que, malgré le fait qu’elle devrait se lier aux protons et aux neutrons, elle ne se lierait que très faiblement ou pas du tout aux électrons, la rendant “électrophobique”. Cette propriété permettrait à la particule de résoudre les 2 problèmes cités précédemment.

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  • 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.

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  • 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.

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  • Découverte de 5 nouveaux isotopes d’éléments lourds

    Posté le 27 octobre 2015

    Isotopes_Elements_lourds

    Des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory, en collaboration avec d’autres chercheurs internationaux, ont découvert 5 nouveaux noyaux atomiques qui vont s’ajouter au tableau des nucléides.

    L’étude menée cet automne se concentre sur le développement de nouvelles méthodes de synthèse d’éléments superlourds. Les noyaux exotiques qui viennent d’être découverts sont des isotopes des éléments lourds Berkelium, Neptunium, Uranium, et 2 isotopes de l’Americium.

    Chaque élément chimique se présente sous la forme de différents isotopes. Ces isotopes se distinguent les uns des autres par le nombre de neutrons de leur noyau, et donc par leur masse. Les isotopes nouvellement découvertes ont moins de neutrons et sont plus légers que les isotopes déjà connus de ces éléments.

    A ce jour, le tableau périodique des éléments comprend plus de 3000 isotopes de 114 éléments chimiques confirmés. Selon les estimations, plus de 4000 isotopes additionnels, non encore découverts, devraient exister. En raison de leur faible nombre de neutrons, leur structure est très exotique et donc intéressante pour le développement de modèles théoriques décrivant les noyaux atomiques.

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