Physique des particules

La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les particules, constituants élémentaires de la matière, ainsi que leurs interactions. Pour parvenir à les étudier, les physiciens font des collisions entre des particules dans des accélérateurs de particules. En se rencontrant, les atomes se cassent en ses constituants et il est possible d'étudier comment ils se cassent de manière à tirer des conclusions sur la particule.

Les atomes et leur composants

Schéma d'un atome : électrons en noir, protons en rouge et neutrons en bleu.

Toute la matière dans l'univers (les murs, les tables, ...) est constituée de milliards et de milliards d'atomes. Le mot « atome » vient du grec atomos, qui signifie « indivisible », c'est-à-dire qu'il n'est plus possible de couper. L'idée de l'atome vient de l'Antiquité, le philosophe grec Démocrite écrit : « La matière est constituée d'une multitude de petits corps invisibles, indivisibles et éternels : les atomes. ».

Les atomes sont très petits. Pour donner une idée de la taille d'un atome, il faudrait couper une feuille de format A4 (21x29,7 cm) en deux quatre-vingts fois de suite pour obtenir la taille d'un atome, ce qui est impossible car il n'existe pas de main assez petite pour cela.

On a découvert au début du XX^e siècle que les atomes étaient en fait constitués de particules plus petites, au nombre de trois. Le noyau de l'atome est constitué de protons et de neutrons et autour du noyau, on trouve les électrons. Les protons et les neutrons ont le même poids, qui est mille fois plus élevé que celui de l'électron (donc tout le poids de l'atome est concentré dans le noyau). Le proton a une charge électrique positive, le neutron n'a pas de charge et l'électron a une charge négative. Pratiquement, il est impossible de couper un atome et de rester en vie, car il contient une énorme quantité d'énergie, qui a été utilisée pour les bombes nucléaires.

Les particules élémentaires

Avec les accélérateurs de particules, les scientifiques ont pu essayer de casser les noyaux des atomes, pour voir si les neutrons et protons étaient eux-mêmes composés d'autres particules. À partir de cette idée, et de la théorie appelé mécanique quantique, les scientifiques ont montré qu'il existe beaucoup de particules et les ont appelés particules élémentaires.

Il existe beaucoup de particules élémentaires, et il est difficile de les expliquer car il faudrait pour cela faire appel des équations mathématiques très complexes. Les plus célèbres de ces particules sont les quarks, dont il existe plusieurs types différents. Mais il existe aussi des neutrinos, des bosons, etc.

Aujourd'hui, les scientifiques veulent aller plus loin et savoir de quoi sont fait ces particules élémentaires elles-mêmes. Il n'y a toujours pas de réponse à cette question.

Portail de la cosmologie — Tous les articles sur les sciences de l'Univers.