In physical theories, a test particle, or test charge, is an idealized model of an object whose physical properties (usually mass, charge, or size) are assumed to be negligible except for the property being studied, which is considered to be insufficient to alter the behavior of the rest of the system. The concept of a test particle often simplifies problems, and can provide a good approximation for physical phenomena. In addition to its uses in the simplification of the dynamics of a system in particular limits, it is also used as a diagnostic in computer simulations of physical processes.
The easiest case for the application of a test particle arises in Newtonian gravity. The general expression for the gravitational force between any two point masses and is:
where and represent the position of each particle in space. In the general solution for this equation, both masses rotate around their center of mass R, in this specific case:
In the case where one of the masses is much larger than the other (), one can assume that the smaller mass moves as a test particle in a gravitational field generated by the larger mass, which does not accelerate. We can define the gravitational field as
with as the distance between the massive object and the test particle, and is the unit vector in the direction going from the massive object to the test mass. Newton's second law of motion of the smaller mass reduces to
and thus only contains one variable, for which the solution can be calculated more easily. This approach gives very good approximations for many practical problems, e.g. the orbits of satellites, whose mass is relatively small compared to that of the Earth.
In simulations with electric fields the most important characteristics of a test particle is its electric charge and its mass. In this situation it is often referred to as a test charge.
Similar to the case of classical gravitation, the electric field created by a point charge q is defined by
where k is the Coulomb constant.
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thumb| Dans les deux cas, la force est proportionnelle au produit des charges et varie en carré inverse de la distance entre les charges. La loi de Coulomb exprime, en électrostatique, la force de l'interaction électrique entre deux particules chargées électriquement. Elle est nommée d'après le physicien français Charles-Augustin Coulomb qui l'a énoncée en 1785 et elle forme la base de l'électrostatique. Elle peut s'énoncer ainsi : thumb|Balance de Coulomb.
En physique, un champ est la donnée, pour chaque point de l'espace-temps, de la valeur d'une grandeur physique. Cette grandeur physique peut être scalaire (température, pression...), vectorielle (vitesse des particules d'un fluide, champ électrique...) ou tensorielle (comme le tenseur de Ricci en relativité générale). Un exemple de champ scalaire est donné par la carte des températures d'un bulletin météorologique télévisé : la température atmosphérique prend, en chaque point, une valeur particulière.
vignette|Discussion entre physiciens théoriciens à l'École de physique des Houches. La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique. C'est dans ce domaine que l'on crée les théories, les équations et les constantes en rapport avec la physique. Elle constitue un champ d'études intermédiaire entre la physique expérimentale et les mathématiques, et a souvent contribué au développement de l’une comme de l’autre.
Presentation of particle properties, their symmetries and interactions.
Introduction to quantum electrodynamics and to the Feynman rules.
Introduction de la théorie quantique des champs comme moyen de réconcilier la mécanique quantique avec la relativité, soulignant la nécessité d'un champ local en raison de l'impossibilité d'interactions instantanées à distance.
Couvre le concept d'holographie en gravité classique et sa relation avec la théorie des cordes.
Couvre la définition et le calcul du centre de masse et de sa cinématique.
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Particle dampers have received considerable attention in recent years as a novel damping technique. However, due to its high degree of nonlinearity, no mature damping model has been constructed. This article proposes an equivalent raft model that takes int ...
We expand Hilbert series technologies in effective field theory for the inclusion of massive particles, enabling, among other things, the enumeration of operator bases for non-linearly realized gauge theories. We find that the Higgs mechanism is manifest a ...