FERMIONS

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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - FermionsÉcrit par 
Jean-Eudes AUGUSTIN, 
Michel PATY, 
Bernard PIRE
 • 16 242 mots
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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 […]
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ANTIMATIÈREÉcrit par 
Bernard PIRE, 
Jean-Marc RICHARD
 • 6 912 mots
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					    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 […]
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BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DEÉcrit par 
Elisabeth GIACOBINO
 • 2 756 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 […]
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CHAMPS THÉORIE DESÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 4 478 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  […]
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JORDAN PASCUAL (1902-1980)Écrit par 
Viorel SERGIESCO
 • 415 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 […]
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MAJORANA FERMIONS DEÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 349 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 […]
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MASSE, physiqueÉcrit par 
Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
Bernard PIRE
 • 4 054 mots
 • 1 média

					    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 […]
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères générauxÉcrit par 
Maurice JACOB, 
Bernard PIRE
 • 8 162 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 […]
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - HadronsÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 4 239 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 […]
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PROTONÉcrit par 
Nicole d' HOSE
 • 4 575 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 […]
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QUANTIQUE PHYSIQUEÉcrit par 
Claude de CALAN
 • 5 277 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 […]
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RELATIVITÉ - Relativité généraleÉcrit par 
Thibault DAMOUR, 
Stanley DESER
 • 12 096 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 […]
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SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUEÉcrit par 
Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
 • 5 385 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 […]
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STATISTIQUE MÉCANIQUEÉcrit par 
Berni J. ALDER, 
Bernard JANCOVICI
 • 5 921 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 […]
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SUPERFLUIDITÉÉcrit par 
Sébastien BALIBAR
 • 5 817 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 […]
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SYMÉTRIES, physiqueÉcrit par 
Bernard PIRE
 • 5 990 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 […]
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Fermions fondamentaux
tableau
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 plus massif des fermions (le quark t) n'a...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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