FERMIONS

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 147 mots
  •  • 13 médias

Un fermion (ainsi nommé d'après Enrico Fermi, physicien italien qui a élaboré la théorie du comportement collectif de telles particules) est une particule, élémentaire ou composite, de moment angulaire intrinsèque (ou spin) multiple impair de h/4đ, où h est la constante de Planck. Les ensembles de telles particule […] […] Lire la suite

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
  •  • 6 931 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Théorie des antiparticules »  : […] À l'époque des premières spéculations sur les antiparticules, la matière pouvait être décomposée en trois constituants primordiaux : l' électron, le proton et le neutron, dont on soupçonnait l'existence et que l'on s'apprêtait à découvrir. Toutes les expériences d'électricité confirment une parfaite symétrie entre les charges positives et les charges négatives. Par exemple, deux charges positives […] […] Lire la suite

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 770 mots

Dans le chapitre « Le principe de la condensation de Bose-Einstein »  : […] La condensation de Bose-Einstein est un phénomène purement quantique ; elle plonge ses racines dans un monde qui n'a rien d'intuitif. La plupart des effets quantiques se manifestent soit dans le domaine microscopique, soit à basse température. Cette condensation ne déroge pas à la règle puisqu'elle apparaît lorsqu'on se rapproche du zéro absolu (— 273  0 C ou 0 K). Autre fait remarquable et typiqu […] […] Lire la suite

CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 463 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Champs bosoniques et champs fermioniques »  : […] Le photon est l'exemple type de champ quantique appelé boson , du nom du physicien indien Satyendranath Bose (1894-1974), co-découvreur avec Albert Einstein des lois décrivant le comportement statistique d'ensemble de champs quantiques de moment angulaire intrinsèque multiple de h /2π. L'électron est quant à lui un fermion , car les ensembles de particule de moment angulaire intrinsèque multiple […] […] Lire la suite

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 6 419 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Classification des particules  »  : […] Dans les expériences de collision entre protons réalisées auprès des accélérateurs de particules des années 1950-1960, les physiciens sont décontenancés par la multiplication des types de particules sensibles aux interactions fortes qui sont produites alors ; on leur donne le nom d’hadrons (du grec hadros , « fort »). Ces hadrons sont de deux types bien distincts : – les baryons (du grec barus , […] […] Lire la suite

JORDAN PASCUAL (1902-1980)

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 412 mots

Physicien allemand né à Hanovre et mort à Hambourg. Professeur aux universités de Rostock, de Berlin, de Hambourg, théoricien possédant un grand pouvoir d'abstraction et de synthèse, Pascual Jordan s'est intéressé presque exclusivement aux problèmes généraux de la physique, de la géophysique, de la cosmologie, de la biologie et de la philosophie des sciences. Sa contribution majeure concerne la m […] […] Lire la suite

MAJORANA FERMIONS DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 350 mots

Le physicien italien Ettore Majorana (1906, disparu en 1938) a écrit en 1937 une équation fondamentale pour les particules élémentaires de spin ½ (appelés fermions car leurs ensembles obéissent aux lois statistiques inventées par Fermi) différente de celle proposée par Paul Dirac neuf ans plus tôt. La nouveauté cruciale de sa théorie est que les particules décrites par cette équation sont leur pr […] […] Lire la suite

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 013 mots

Dans le chapitre « Masse et interactions »  : […] Nous savons que la matière est composée d'atomes, eux-mêmes composés d'électrons et d'un noyau constitué de particules plus fondamentales : les quarks et gluons, qui forment les nucléons, regroupés dans le noyau. L'affirmation que la masse d'un corps quelconque est fournie par celle de ses constituants, même en tenant compte pour être plus précis du défaut de masse évoqué plus haut, semble complèt […] […] Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 172 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Les constituants de base, les fermions (quarks et leptons) »  : […] Continuant la descente au-delà de 10 —15  m, on atteint le niveau des quarks , les constituants du proton et du neutron. Nous pouvons étudier avec précision la structure de la matière à l'échelle de 10 —18  m : on distingue alors clairement les quarks. À la précision des mesures, le quark est une particule quasi ponctuelle, donc élémentaire. Son rayon est inférieur à 10 —19  m. À partir des partic […] […] Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES Hadrons

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 223 mots
  •  • 2 médias

La famille des hadrons rassemble les nombreuses particules sensibles à l'interaction nucléaire forte, cette force extraordinairement intense qui assure la cohésion du noyau en confinant les nucléons – protons et neutrons – dans un tout petit volume, malgré la répulsion électrostatique entre les protons. On a longtemps considéré les hadrons comme des particules élémentaires mais on comprend depuis […] […] Lire la suite

PROTON

  • Écrit par 
  • Nicole d' HOSE
  •  • 4 576 mots

Dans le chapitre « Bosons, fermions et hadrons »  : […] Les ensembles de particules quantiques obéissent à des lois statistiques décrivant le degré d'occupation de leurs états d'énergie. Il en existe de deux sortes : les bosons (souvent particules médiatrices des interactions) de spin entier (en unité Ô), comme les photons qui obéissent à la statistique de Bose-Einstein, et les fermions de spin demi-entier, comme les électrons et les protons qui obéis […] […] Lire la suite

QUANTIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Claude de CALAN
  •  • 5 273 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Effets quantiques microscopiques »  : […] Pour éviter toute confusion, on peut rappeler le vocabulaire : les plus petits constituants de la matière sont les particules élémentaires (photons, électrons, quarks, gluons, etc.). Les protons et neutrons (états liés de quarks et de gluons) s'assemblent pour former les noyaux d'atomes. Entourés d'électrons, ces noyaux forment des atomes, lesquels s'assemblent en molécules . Dans l'étude des part […] […] Lire la suite

RELATIVITÉ Relativité générale

  • Écrit par 
  • Thibault DAMOUR, 
  • Stanley DESER
  •  • 11 950 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Relativité générale, théorie quantique et unification »  : […] Nous n'avons jusqu'ici examiné que la relativité générale classique, qui est pertinente pour décrire la gravitation à l'échelle macroscopique, mais insuffisante pour étudier l'interaction gravitationnelle à l'échelle microscopique, où entre en jeu le caractère quantique des particules élémentaires. Nous avons déjà noté, à propos de la radiation thermique des trous noirs de Hawking, qu'un champ gr […] […] Lire la suite

SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUE

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 5 337 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La connexion spin-statistique »  : […] Il existe une relation capitale entre le caractère entier ou demi-entier du spin des quantons d'une certaine espèce – ou de leur hélicité, dans le cas d'une masse nulle – et leur comportement collectif. On sait, en effet, que l'invariance par permutation d'un système composé de quantons identiques conduit à une dichotomie cruciale. On a, d'une part, les systèmes dont les états sont « totalement s […] […] Lire la suite

STATISTIQUE MÉCANIQUE

  • Écrit par 
  • Berni J. ALDER, 
  • Bernard JANCOVICI
  •  • 5 852 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Statistique de Fermi-Dirac »  : […] Si les particules sont des fermions (c'est-à-dire des particules à spin demi-entier ; cf. particules élémentaires ) identiques (par exemple, des électrons ou des nucléons), le principe de Pauli s'applique (cf. atome , chap. 2). Lorsque les interactions sont négligeables, on peut définir des états quantiques à une particule, et le principe de Pauli dit alors qu'il ne peut y avoir que zéro ou une […] […] Lire la suite

SUPERFLUIDITÉ

  • Écrit par 
  • Sébastien BALIBAR
  •  • 5 836 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Principales étapes de la superfluidité »  : […] L'existence de la superfluidité a été simultanément découverte en décembre 1937 par deux équipes de chercheurs qui étudiaient l'hélium liquide à très basse température, en dessous de 2,2 kelvins (2,2 K = – 271  0 C ; 0 K = – 273,15  0 C) : celle de John F. Allen à Cambridge (Royaume-Uni) et celle de Piotr L. Kapitsa à Moscou (URSS) [Balibar, 2007]. Le mot anglais superfluid a été inventé par Kap […] […] Lire la suite

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 6 003 mots

Dans le chapitre «  Transformations continues et lois de conservation »  : […] Passons maintenant à l'examen de transformations décrites par un ou plusieurs paramètres variant continûment. L'exemple le plus simple est l'opération de translation dans le temps, dont le paramètre est la date. L'argument s'applique aussi bien si on modifie la date prise pour origine du temps ou si on varie la date réelle de la mesure physique. Tout ingénieur considère que les lois de l'électrom […] […] Lire la suite


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Fermions fondamentaux

tableau :  Fermions fondamentaux

Les fermions fondamentaux constituant la matière et l'antimatière (quarks, leptons et leurs antiparticules) sont organisés en doublets (u, d ou ?e, e , etc.) dans des familles ou générations. La masse augmente avec le numéro de la génération, et le...  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Particules élémentaires

tableau :  Particules élémentaires

Les particules élémentaires. En mécanique quantique, la matière et les forces (qui permettent sa cohésion) sont décrites en termes de particules. Les constituants de la matière (fermions), contrairement aux particules qui transmettent les forces (bosons), ne peuvent se...  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Physique des particules

vidéo :  Physique des particules

Distinguer les constituants de la matière n'est pas facile. Pour étudier ces particules dites élémentaires, on a besoin d'accélérateurs et d'ensembles de détection souvent gigantesques, comme ceux qui sont développés au Cern. En effet, les microscopes les plus puissants...  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Unification des forces fondamentales, M. Crozon

interview :  Unification des forces fondamentales, M. Crozon

Michel Crozon, directeur de recherche dans le laboratoire de physique des particules au C.N.R.S., nous énumère et explicite les différentes forces fondamentales qui gouvernent l'Univers et les théories actuelles découlant de l'étude des interactions entre les particules...  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Cercle d'atomes de fer

photographie :  Cercle d'atomes de fer

Cercle, dit «corral quantique», de 48 atomes de fer sur une surface de cuivre, vu au microscope à effet tunnel, à l'Almaden Research Center de San Jose (Californie). Ce cercle a un diamètre de 14,3 nanomètres (1 nanomètre = 10.9 mètre), soit environ vingt mille...  

Crédits : Courtesy IBM Research, Almaden Research Center

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Couplages élémentaires du quark top (t)

dessin :  Couplages élémentaires du quark top (t)

Quelques exemples de couplages élémentaires du quark top (t). L'indice R ou B spécifie la couleur (rouge ou bleu) du quark.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Électron : propriétés

tableau :  Électron : propriétés

Propriétés caractéristiques de l'électron et leurs valeurs respectives, en l'état actuel des connaissances. Les deux chiffres entre parenthèses indiquent l'incertitude à un écart-type sur les deux derniers chiffres mesurés. Rappelons que l'âge de l'Univers est de 1 à 2 × 1010...... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interactions de neutrinos

diaporama :  Interactions de neutrinos

Diagrammes d'interactions de neutrinos dans la théorie du champ électrofaible unifié.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Joseph Thomson

photographie :  Joseph Thomson

Le Britannique Joseph Thomson (1856-1940), Prix Nobel de physique, en 1906, pour ses recherches sur la conduction de l'électricité par les gaz.  

Crédits : Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images

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Marie et Pierre Curie

photographie :  Marie et Pierre Curie

Dans leur laboratoire, en 1902, la physicienne française d'origine polonaise Marie Curie (1867-1934) et son mari, le physicien français Pierre Curie (1859-1906).  

Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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Neutrinos : propriétés

tableau :  Neutrinos : propriétés

Propriétés des neutrinos.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Niels Bohr

photographie :  Niels Bohr

Le Danois Niels Heinrik Bohr (1885-1962), spécialiste de la physique atomique et nucléaire, a été lauréat du prix Nobel de physique en 1922 pour ses travaux sur la structure des atomes.  

Crédits : Ullstein Bild/ Getty Images

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Nombres leptoniques

tableau :  Nombres leptoniques

Règles de sélection liées à la conservation des nombres leptoniques.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Production de neutrinos cosmiques

tableau :  Production de neutrinos cosmiques

Production de neutrinos cosmiques et limites inférieures de la durée de vie des neutrinos déduites de diverses observations.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Propriétés des quarks

tableau :  Propriétés des quarks

Les propriétés des quarks. Les masses sont en GeV/c 2 (le proton a une masse de 0,938 GeV/c 2, soit environ 1,67 × 10 — 27 kg), les charges en unité de charge du proton (1,6 × 10 — 19 C). L'état de spin caractérise le sens de...... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Réactions d'émission de neutrinos solaires

tableau :  Réactions d'émission de neutrinos solaires

Réactions d'émission de neutrinos solaires et taux théoriques de détection correspondants.  

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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 Fermions fondamentaux

Fermions fondamentaux
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 Particules élémentaires

Particules élémentaires
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 Physique des particules

Physique des particules
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 Unification des forces fondamentales, M. Crozon

Unification des forces fondamentales, M. Crozon
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 Cercle d'atomes de fer

Cercle d'atomes de fer
Crédits : Courtesy IBM Research, Almaden Research Center

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 Couplages élémentaires du quark top (t)

Couplages élémentaires du quark top (t)
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 Électron : propriétés

Électron : propriétés
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 Interactions de neutrinos

Interactions de neutrinos
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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 Joseph Thomson

Joseph Thomson
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 Marie et Pierre Curie

Marie et Pierre Curie
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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 Neutrinos : propriétés

Neutrinos : propriétés
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 Niels Bohr

Niels Bohr
Crédits : Ullstein Bild/ Getty Images

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 Nombres leptoniques

Nombres leptoniques
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 Production de neutrinos cosmiques

Production de neutrinos cosmiques
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 Propriétés des quarks

Propriétés des quarks
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 Réactions d'émission de neutrinos solaires

Réactions d'émission de neutrinos solaires
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