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Particule élémentaire
Les particules élémentaires sont les constituants les plus petits à partir desquels on peut expliquer la structure de la matière et les forces qui s'y exercent.
On peut distinguer deux sortes de particules élémentaires :
- celles qui constituent la matière. Exemples : l'électron, première particule à avoir été découverte, ou les quarks, regroupés par trois dans les protons et les neutrons des noyaux atomiques.
- celles qui transmettent les forces (ou intéractions) entre les particules de matière. Exemples : les particules messagères comme le photon ou le gluon.1
Propriétés permettant de les distinguer[modifier | modifier le wikicode]
Comparées à des « briques » microscopiques composant la matière, et plus petites que les atomes, les particules élémentaires sont définies par plusieurs propriétés2 :
- la masse ;
- la charge électrique : une particule peut ou non posséder des propriétés électriques ;
- le spin, qui est responsable d’une partie des propriétés magnétiques, à l’échelle subatomique ;
- la « charge de couleur » : rouge, verte ou bleue (la notion de « couleur » n’est pas ici la même qu’à l’échelle humaine ; il s’agit d’un code auquel on peut attribuer 3 possibilités, représentées par trois couleurs).
Selon leurs propriétés et leur environnement, les particules peuvent s’attirer ou s'éviter, rester ensemble ou ne pas interagir du tout… 2
Histoire[modifier | modifier le wikicode]
Avec la découverte de l'atome, on pensait avoir découvert le plus petit constituant de la matière, donc une particule élémentaire, cette théorie va être ruinée par la découverte de l'électron par Joseph Thomson puis du noyau de l'atome par Ernest Rutherford. Alors qu'on pensait avoir enfin découvert les particules élémentaires, mais la découverte des quarks allait relancer la course aux particules élémentaires. Certains pensent même que les quarks seraient constitués de nouvelles particules élémentaires appelées rishons.
Connaissances actuelles[modifier | modifier le wikicode]
Le statut de particules élémentaire dépend des expériences. La mécanique quantique est indispensable pour décrire et comprendre les particules élémentaires.
En effet, pour des expériences chimiques simple, on peut alors considérer l'atome comme une particule élémentaire.
Cependant pour les réactions nucléaires, environ un million de fois plus énergétiques que les réactions chimiques, se passant au cœur des étoiles, ce sont les protons, les neutrons, les électrons ainsi que les neutrinos qui sont considérés comme des particules élémentaires.
Pour le moment rien ne prouve que les quarks et les leptons ne soient constitués de rishons. Les particules élémentaires sont actuellement classés en trois catégories: les bosons, fermions pour leur statistiques en mécanique quantique et les quarks et les leptons. Les quarks ne sont pas séparables car leur énergie mutuelle croit énormément lorsqu'ils commencent à se séparer. Ils composent les protons et neutrons.
Outils permettant de les étudier [modifier | modifier le wikicode]
- Accélérateurs de particules (exemple : le LHC (Large Hadron Collider) qui est le plus grand accélérateur de particules du monde avec ses 27 kilomètres de circonférence, situé à 100 m sous terre entre la France et la Suisse).
- Les observatoires spatiaux.
Utilité de les étudier [modifier | modifier le wikicode]
Depuis plus de deux millénaires, l’Homme s’interroge sur la nature la plus intime de la matière.
Au départ, l’atome lui a semblé indivisible puis la notion a perduré. Mais elle s’est enrichie d'une multitude de sous-structures et de corpuscules associés : électrons, noyaux, neutrons, protons, quarks, gluons… Cette découverte constitue l'un des acquis majeurs du XXe siècle.
Depuis, des milliers de chercheurs sondent l'infiniment petit. Actuellement ils se consacrent à l'étude d'une douzaine de particules élémentaires seulement, ainsi qu'aux quatre forces fondamentales. Ces recherches répondent déjà à de nombreuses interrogations. Au point que certains y voient "le plus bel édifice de la pensée humaine". Mais bien des énigmes subsistent.3
Et puis, l'étude des particules élémentaires permet également de décrire la naissance de l'Univers, de lutter contre la prolifération des armes nucléaires… et bien d'autres domaines comme par exemple la production d'éléments radioactifs à usage pharmaceutique.
Références[modifier | modifier le wikicode]
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