QUARKGÉNÉRALITÉSDÉFINITIONLes progrès de la physique ont permis d'observer la structure de la matière à uneéchelle de plus en plus réduite.
Publié le 22/05/2020
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QUARK
GÉNÉRALITÉS
DÉFINITION
Les progrès de la physique ont permis d’observer la structure de la matière à une
échelle de plus en plus réduite.
On s'est aperçu de la sorte que les molécules sont
composées d'atomes, que les atomes sont faits d'électrons et de noyaux, et que les
noyaux contiennent des protons et des neutrons.
Mais on s'est aperçu également
que les neutrons et les protons ne sont pas des objets élémentaires, mais sont
constitués à leur tour de particules appelées quarks.
En l'état actuel de nos connaissances, les quarks sont considérés comme
indivisibles, et font partie par conséquent du cercle restreint des particules
élémentaires.
Précisément parce qu'elle s'occupe de la structure intime du noyau,
la physique des particules élémentaires est aussi appelée subnucléaire.
Une autre
dénomination souvent utilisée est celle de physique des hautes énergies.
Elle tire
son origine du fait que, pour scinder les particules complexes en leurs constituants
élémentaires, on a besoin d'énergies très élevées, que seuls de puissants
accélérateurs de particules permettent d'atteindre.
On indique par le terme de particules élémentaires les constituants ultimes de la
matière.
Selon le modèle standard, toutes les particules élémentaires doivent être
pensées comme des paquets d'énergie, ou quanta, de différents types de champs.
Un champ est une zone de l'espace dont les points sont tous identifiés par les
valeurs d'une grandeur physique.
Or, il existe un type de champ pour chaque
espèce de particule élémentaire : un champ électronique, dont les quanta sont les
électrons ; un champ électromagnétique, dont les quanta sont les photons.
Il
n'existe pas par contre de champ associé aux structures composites comme les
neutrons ou protons, mais il existe des champs dont les quanta sont les différents
types de quarks, considérés comme des particules élémentaires.
DÉCOUVERTES
En 1895, le physicien anglais Joseph John Thomson découvrit la première particule
élémentaire, l'électron.
En 1923, le physicien américain Arthur Holly Compton
démontra de façon expérimentale l'existence physique des quanta de lumière, les
photons.
Cinq années plus tard, Paul Dirac prédit l'existence du positon ou
antiélectron, l'électron de charge positive.
Cette particule fut découverte dans le
rayonnement cosmique, dans le cadre d'une expérience menée par Carl David
Anderson, Patrick Blackett et Giuseppe Occhialini en 1932.
En 1935, l'analyse des
rayons cosmiques permit de découvrir le muon, de charge électrique positive, et
son antiparticule, le muon négatif.
En outre, en 1930, Wolfgang Pauli avait prédit
l'existence d'une particule appelée neutrino, qui fut ensuite découverte en 1956 par
Frederick Reines.
Au cours de ces mêmes années, les recherches de Robert Hofstadter suggérèrent
que les constituants du noyau atomique, les protons et les neutrons, ne devaient.
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