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Physique des particules

La physique des particules ou la physique subatomique 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 parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules. La découverte du boson de Higgs a permis le consensus et la mise à jour en 2014 du tableau des composants de la matière qui avait été établi en 2005 à l'occasion de l'année mondiale de la physique. L'idée que la matière se compose de particules élémentaires date au moins du À l'époque, elle reposait au fond sur l'incapacité à maîtriser la notion de continu : voir les paradoxes de Zénon d'Élée. La doctrine philosophique de l'atomisme a été étudiée par les philosophes grecs, tels que Leucippe, Démocrite et Épicure. Bien qu'au , Isaac Newton ait pensé que la matière est composée de particules, c'est John Dalton qui, en 1802, énonça formellement que tout est constitué d'atomes minuscules. Cette hypothèse ne devint réellement scientifique qu'à partir du moment où l'on sut estimer la taille des atomes (1865, Loschmidt ; 1870, Lord Kelvin) En 1869, le premier tableau périodique des éléments de Mendeleïev permit d'affermir le point de vue prévalant durant tout le que la matière était faite d'atomes. Les travaux de Thomson établirent que les atomes sont composés d'électrons légers et de protons massifs. 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.

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PHYS-432: Quantum field theory II

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Interaction électrofaible

L’interaction électrofaible, aussi appelée force électrofaible, est la description unifiée de deux des quatre interactions fondamentales de l'univers, à savoir l'électromagnétisme (appelé électrodynamique quantique dans sa version quantique) et l'interaction faible. Ces deux forces paraissent pourtant très différentes aux échelles d'énergie atomique, et même nucléaire : la force électromagnétique est dite de portée infinie car on peut l'observer aisément à l'échelle macroscopique tandis que la force faible a une influence uniquement à l'échelle microscopique, au niveau du noyau atomique.

Méson J/ψ

En physique des particules, le J/ψ (ψ étant la lettre grecque psi) est un méson, une particule composée d'un quark et d'un antiquark. Le J/ψ est un méson sans saveur composé d'un quark charm et d'un antiquark charm. Les mésons composés d'une paire charm-anticharm sont généralement connus sous le terme générique de « charmonium » ; le J/ψ est le premier état excité de charmonium (c'est-à-dire la forme de charmonium possédant la deuxième plus petite masse). Le J/ψ possède une masse de 3 096,9 MeV.

Compteur proportionnel à gaz

Un compteur proportionnel à gaz est un détecteur de particules conçu pour détecter les radiations ionisantes. Il a un très bon rendement pour les photons de « faible énergie », en particulier les rayons X caractéristiques des « éléments légers ». Il s'agit d'un détecteur à ionisation de gaz, comme le compteur Geiger-Müller mais fonctionnant avec une plus basse tension ; ainsi, au lieu d'être en saturation — chaque arrivée de photon ou de particule provoque une étincelle maximum —, on est dans le régime linéaire : l'intensité de l'arc électrique créé est proportionnelle à l'énergie du photon, d'où le nom du détecteur.

Modèle standard de la physique des particules

vignette|upright=2.0|Modèle standard des particules élémentaires avec les trois générations de fermions (trois premières colonnes), les bosons de jauge (quatrième colonne) et le boson de Higgs (cinquième colonne). Le modèle standard de la physique des particules est une théorie qui concerne l'électromagnétisme, les interactions nucléaires faible et forte, et la classification de toutes les particules subatomiques connues. Elle a été développée pendant la deuxième moitié du , dans une initiative collaborative mondiale, sur les bases de la mécanique quantique.

Théorie quantique des champs

vignette|296x296px|Ce diagramme de Feynman représente l'annihilation d'un électron et d'un positron, qui produit un photon (représenté par une ligne ondulée bleue). Ce photon se décompose en une paire quark-antiquark, puis l'antiquark émet un gluon (représenté par la courbe verte). Ce type de diagramme permet à la fois de représenter approximativement les processus physiques mais également de calculer précisément leurs propriétés, comme la section efficace de collision.

Physique nucléaire

vignette|Diagramme N-Z qui représente les isotopes pour chaque atome en physique nucléaire. La physique nucléaire est la science qui a pour objet l'étude du noyau atomique et des interactions dont il est le siège, c'est-à-dire l'étude du noyau atomique en tant que tel (par l'élaboration d'un modèle théorique décrivant son état fondamental, ses différents modes d'excitation et de désexcitation), mais aussi de la façon dont il interagit avec des particules élémentaires comme le proton ou les électrons, ou avec d'autres noyaux.

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