PROTON

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Recherche pour une désintégration du proton

L'électromagnétisme et l'interaction nucléaire faible sont aujourd'hui unifiés en une seule interaction dite électrofaible. L'espoir de l'existence d'un principe de symétrie fondamentale entre les phénomènes naturels guide la recherche des physiciens. Leur rêve est de poursuivre cette unification avec l'interaction nucléaire forte. Les modèles proposés pour la grande unification prédisent des transmutations entre les quarks u et d et les électrons. Dans le modèle le plus simple, cela serait assuré par l'échange de leptoquarks de masse très lourde, de l'ordre de 10+15 GeV/c2. La conservation du nombre baryonique ne serait donc plus une loi absolue et le proton, qui est le plus léger des baryons, pourrait se désintégrer en un mode simple comme : pe+ + π0

L'énergie disponible (quelques centaines de MeV) est très faible devant la masse des leptoquarks à échanger. Aussi ce processus doit-il être rare et la durée de vie des protons doit-elle être très grande, supérieure à 10+31 années (soit 10+21 fois l'âge de l'Univers). Une telle durée de vie ne peut être observée que sur une grande population de particules, où la répartition aléatoire des désintégrations obéit aux lois probabilistes. La loi de décroissance de la population en fonction du temps est exponentielle et le temps caractéristique de la décroissance est appelé durée de vie. (C'est un temps 1,44 fois plus grand que celui qui est nécessaire à la réduction de moitié de la population). Pour mesurer la très grande durée de vie du proton, il faut une immense quantité de protons (environ quelques centaines de tonnes de matière truffée de détecteurs pour observer en moyenne quelques désintégrations par an !) À ce jour aucune désintégration n'a été observée, même si quelques groupes de chercheurs mettent tout en œuvre pour y parvenir. Ils ont dû installer leurs laboratoires au fond des mines ou dans des tunnels percés sous de hautes montagnes afin de se prémunir de tout rayonnement parasite, tant les événements recherchés o [...]

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, physicienne au service de physique nucléaire au Commissariat à l'énergie atomique, Saclay

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SPIN DU PROTON

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BÊTA RAYONNEMENT

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CORDES THÉORIE DES

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FRIEDMAN JEROME ISAAC (1930- )

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INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

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  • Bernard PIRE
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INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

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IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE DE DIFFUSION (IRMD)

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ISOSPIN

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Nombre quantique attaché à une symétrie interne des particules élémentaires, dont la représentation mathématique est identique à celle de la symétrie par rotation. La notion d'isospin fort, introduite en 1933 par Werner Heisenberg (1901-1976), traduit le fait que le proton et le neutron peuvent être compris comme deux états d'une particule unique : le nucléon. Par analogie avec les rotations dans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/isospin/#i_12440

L.H.C. (Large Hadron Collider)

  • Écrit par 
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Le LHC (Large Hadron Collider) ou grand collisionneur de hadrons est l’accélérateur de particules le plus puissant au monde. Il est situé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence à une centaine de mètres sous terre, près de Genève, à la frontière franco-suisse. Il a pour fonction d’accélérer essentiellement des protons (éléments de la famille des hadrons, qui constituent avec l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_12440

LIAISONS CHIMIQUES - Liaison hydrogène

  • Écrit par 
  • André JULG
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MAGNÉTOCHIMIE

  • Écrit par 
  • Jean HOARAU
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MAGNÉTOSPHÈRES

  • Écrit par 
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MÉTÉORITES

  • Écrit par 
  • Mireille CHRISTOPHE MICHEL-LEVY, 
  • Paul PELLAS
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MOLÉCULE

  • Écrit par 
  • André JULG
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On dit souvent qu'une molécule est la plus petite entité d'une substance pouvant exister à l'état libre. En fait, la notion de molécule est bien plus complexe. Une observation toute banale peut être le point de départ de recherches fructueuses. Il suffit par exemple de regarder un morceau de sucre se dissoudre dans une tasse de thé. On voit de fines traînées se développer à partir du morceau de su […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/molecule/#i_12440

NEUTRON

  • Écrit par 
  • Bernard SILVESTRE-BRAC
  •  • 2 268 mots

Dans le chapitre « La symétrie d'isospin »  : […] Le neutron possède de nombreux points communs avec le proton : masse voisine, même spin, réaction analogue à l'interaction forte. Ce sont des frères jumeaux et Heisenberg a proposé de pousser l'analogie en décrétant qu'une seule particule, le nucléon , apparaît sous deux formes différentes : le proton et le neutron. On définit de cette façon un nouveau nombre quantique, l'is […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neutron/#i_12440

NOYAUX EXOTIQUES, physique nucléaire

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Noyau très éloigné des conditions de stabilité par la proportion en protons et en neutrons. Ces noyaux, très déficitaires en neutrons ou en protons, sont très éphémères, leurs demi-vies allant de la milliseconde à la seconde. On en connaît plusieurs milliers qu'on produit par bombardement de noyaux par des neutrons, des protons ou d'autres noyaux, éventuellement suivis de réactions de fission ou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/noyaux-exotiques-physique-nucleaire/#i_12440

NOYAUX MAGIQUES, physique nucléaire

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 120 mots

On dit qu'un noyau est magique lorsque le nombre de ses protons ou de ses neutrons correspond à des couches complètes. Ces nombres magiques sont 2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126. La situation est l'analogue au niveau nucléaire du cas des gaz rares dont les couches électroniques atomiques sont complètes. Les noyaux magiques – hélium, oxygène, calcium, nickel, étain, plomb... – sont plus stables que leu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/noyaux-magiques-physique-nucleaire/#i_12440

NUCLÉAIRE (notions de base)

  • Écrit par 
  • Universalis
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Dans le chapitre « Au cœur de la matière »  : […] Un atome est constitué d’un noyau extrêmement dense de charge électrique positive, entouré d’un cortège d’électrons chargés négativement. Le noyau concentre presque toute la masse de l’atome ; quant au nuage d’électrons, il s’étend à une distance cent mille fois plus grande que la taille du noyau. Le volume de l’atome est donc essentiellement constitué de vide. Les nucléons qui composent les noya […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire/#i_12440

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 108 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Physique hadronique »  : […] L'étude des noyaux les plus simples – et parmi eux le proton – se confond de fait avec l'étude des systèmes de quarks et de gluons confinés par l'interaction forte. Ces systèmes liés sont appelés hadrons et se partagent entre mésons (de spin multiple pair de h / 4π) et baryons (de spin multiple impair de h / 4π), d'où le nom de physique hadronique pour c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/#i_12440

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique

  • Écrit par 
  • Luc VALENTIN
  •  • 10 308 mots
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Dans le chapitre « L'interaction directe »  : […] Si les réactions induites selon le modèle du noyau composé sont bien souvent majoritaires, d'autres peuvent survenir par l'intermédiaire du mécanisme dit de l'interaction directe, tributaire du modèle en couches. L'exemple typique est celui des réactions ( p , 2 p ) effectuées à une énergie suffisante pour que la longueur d'onde réduite, ʎ=  […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/#i_12440

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes

  • Écrit par 
  • René BIMBOT, 
  • René LÉTOLLE
  •  • 5 429 mots
  •  • 1 média

Le noyau est la partie centrale de l'atome autour de laquelle se déplacent les électrons. Le noyau est constitué de Z  protons (chargés positivement) et de N neutrons (neutres électriquement). La masse atomique  A du noyau est égale à la somme de N et de Z . Le nombre Z caractérise l'él […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-isotopes/#i_12440

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

  • Écrit par 
  • Marc LEFORT, 
  • Bernard PIRE
  •  • 7 204 mots
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Dans le chapitre «  Synthèse par ions lourds de nouvelles espèces »  : […] La stabilité d'un noyau disposant de Z protons n'est assurée que pour un nombre de neutrons N très strictement limité. Le rapport N / Z est un critère très sensible de la stabilité. Pour les éléments légers (carbone, azote, oxygène, etc.), l' énergie de liaison des nucléons est la plus grande lorsque […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-faisceaux-d-ions-lourds/#i_12440

NUCLÉOSYNTHÈSE

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE
  •  • 5 434 mots
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
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  •  • 8 162 mots
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Accélérateurs de particules

  • Écrit par 
  • Michel CROZON, 
  • Jean-Louis LACLARE
  •  • 3 503 mots
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Dans le chapitre «  La nécessité d’énergie croissante »  : […] De 1930 à nos jours, l'énergie des accélérateurs destinés à la physique des particules a connu une croissance presque exponentielle. Après les synchrotrons à protons et à électrons des années 1950-1975, les collisionneurs, utilisant mieux l'énergie communiquée aux particules, permettent d'engendrer des objets quantiques de masses de plus en plus élevées. Dans un collisionneur, des particules de h […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-accelerateurs-de-particules/#i_12440

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules

  • Écrit par 
  • Pierre BAREYRE, 
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  • Georges CHARPAK, 
  • Monique NEVEU, 
  • Bernard PIRE
  •  • 10 941 mots
  •  • 14 médias

Dans le chapitre « La chambre à bulles »  : […] Inventée en 1952 par le physicien américain D. Glaser, la chambre à bulles a été l'un des détecteurs les plus employés sur les aires expérimentales entre les années 1955 et 1970. Remplacée par les détecteurs électroniques aux possibilités plus diversifiées et au rendement très nettement supérieur, elle a gardé jusqu'au milieu des années 1980 un intérêt particulier pour certains types d'expérience […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-detecteurs-de-particules/#i_12440

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 242 mots
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Dans le chapitre « Les neutrinos comme sondes de la matière : les quarks »  : […] C'est à partir d'expériences effectuées avec des électrons de grande énergie que l'on a pu mettre en évidence la structure granulaire des protons et des neutrons ; des expériences analogues ont également été faites avec des neutrinos. La matière nucléaire, presque transparente aux neutrinos, a pu être ainsi « radiographiée ». Les neutrinos sont diffusés à grand angle par les grains durs à l'intér […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_12440

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Hadrons

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Dans le chapitre « Baryons légers »  : […] Les baryons les plus légers sont le proton et le neutron. Les baryons plus lourds se désintègrent tous – suivant des processus plus ou moins directs – en un proton accompagné de diverses particules. Le contenu en quarks et en gluons des baryons est analysé en termes de superposition d'états : chacun de ces états contient trois quarks (dits de valence) et un nombre variable de gluons et de paires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-hadrons/#i_12440

PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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Dans le chapitre « LA CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE ET LES PHASES DE LA MATIÈRE ÉLÉMENTAIRE »  : […] La chromodynamique quantique décrit les forces nucléaires responsables de la cohésion des noyaux atomiques comme dues aux interactions entre quarks, antiquarks et gluons. Proposée au début des années 1970, cette théorie rend compte de nombreuses observations et mesures expérimentales et est maintenant considérée comme une pièce essentielle du modèle standard de l'Univers. Elle présente une caract […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plasma-de-quarks-et-de-gluons/#i_12440

PREUVE EXPÉRIMENTALE DE LA STRUCTURE EN QUARKS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
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PROTONTHÉRAPIE

  • Écrit par 
  • Sabine DELACROIX, 
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C'est en 1904 que l'Anglais William H. Bragg décrit l'absorption originale dans la matière des rayonnements alpha (particules d'hélium), émis par le radium. En 1946, le physicien américain Robert R. Wilson signale que cette propriété, partagée par des rayonnements d'hydrogène ionisé positivement (protons), pourrait être exploitée dans le traitement radiothérapique des tumeurs. Suivant les premièr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/protontherapie/#i_12440

RADIOACTIVITÉ

  • Écrit par 
  • Bernard SILVESTRE-BRAC
  •  • 5 422 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Radioactivité par proton ou neutron »  : […] Si on s'intéresse à un noyau qui contient un surplus de protons très important, il peut émettre spontanément un proton et donner : Ce noyau est très éphémère, car il n'est pas lié par rapport à son constituant le plus simple, le proton. Les noyaux pour lesquels cette réaction est possible sont dits être sur la drip line proton dans la carte nucléaire. On peut avoir un phénom […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioactivite/#i_12440

RADIOACTIVITÉ EXOTIQUE ou RADIOACTIVITÉ PAR IONS LOURDS

  • Écrit par 
  • Gérard ARDISSON
  •  • 2 348 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les prévisions et les perspectives »  : […] Ainsi, il semble bien que l'on ait atteint la limite de ce qu'il est possible d'observer avec les techniques actuelles de détection. Existe-t-il un lien entre le type de fragment qui est émis et le numéro atomique du noyau « parent » ? Ces émissions représentent-elles le chaînon manquant entre la fission spontanée dans laquelle les numéros atomiques des éléments produits ont une valeur minimale de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioactivite-exotique-radioactivite-par-ions-lourds/#i_12440

RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons cosmiques

  • Écrit par 
  • Lydie KOCH-MIRAMOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 6 237 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre «  Propagation des rayons cosmiques dans la Galaxie »  : […] Rappelons deux ordres de grandeur ; le rayon de gyration  r d'un proton d'énergie  E dans le champ magnétique galactique de 3. 10 —10  tesla (composante normale à la vitesse) est : où E est exprimé en gigaélectronvolts et r en mètres ; l'échelle de hauteur du gaz dans le disque gala […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-cosmiques/#i_12440

SOLUTION ÉQUILIBRES EN

  • Écrit par 
  • Claude COLIN, 
  • Alain JARDY
  •  • 9 735 mots
  •  • 16 médias

Dans le chapitre « Acides et bases »  : […] Selon les concepts introduits par J. N. Brönsted, les acides sont des composés susceptibles de céder des protons  : ce sont des donneurs de cette particule. Dans le même temps, les bases , composés à même d'en fixer, en sont des accepteurs . À tout acide correspond une base conjuguée et inversement ; par suite […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/equilibres-en-solution/#i_12440

SPIN ou MOMENT CINÉTIQUE ou ANGULAIRE INTRINSÈQUE

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 5 385 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Spin et interactions électromagnétiques »  : […] Les degrés de libertés internes que donne à un quanton son spin lui confèrent une complexité structurale d'autant plus grande que ce spin est élevé. On conçoit donc qu'un quanton possède des propriétés électromagnétiques plus ou moins riches selon la valeur de son spin. On montre qu'un quanton de spin s possède des moments électriques et magnétiques jusqu'à l'ordre 2  […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin/#i_12440

SUPERCONDUCTEURS IONIQUES

  • Écrit par 
  • Philippe COLOMBAN
  •  • 6 473 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Conducteurs protoniques »  : […] Quelques bons conducteurs protoniques ont été découverts. La conduction protonique est un cas très particulier de la conductivité ionique. Différents mécanismes peuvent avoir lieu : – dans de rares cas (haute température), le proton existe et diffuse sous la forme H +  ; – quand le proton H + est solvaté par une seule molécule d'eau (ion oxonium H […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/superconducteurs-ioniques/#i_12440

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre «  Les symétries approchées »  : […] Un des ajouts essentiels du travail du physicien à celui du mathématicien est l'art des approximations. C'est déjà vrai dans la description des matériaux cristallins où la structure parfaitement périodique est une idéalisation de la situation concrète où les défauts sont si fréquents qu'ils jouent parfois un rôle essentiel dans les propriétés d'un échantillon réel. Cela n'empêche évidemment pas d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_12440

TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS

  • Écrit par 
  • Séverine BLÉNEAU-SERDEL
  •  • 1 953 mots
  •  • 3 médias

La classification périodique des éléments organise tous les éléments chimiques dans un tableau composé de dix-huit colonnes (ou groupes) et de sept lignes (ou périodes). Ils sont classés d’une part par numéro atomique (Z) croissant : un nombre entier, compris entre 1 et 118, qui indique le nombre de protons que compte chaque atome de l’élément et qui correspond également au nombre de ses électro […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/tableau-periodique-des-elements/#i_12440

TAYLOR RICHARD EDWARD (1929-2018)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 322 mots

Né le 2 novembre 1929 à Medicine Hat, petite ville de l'Alberta, le physicien canadien Richard Edward Taylor est issu de familles d'émigrants irlandais, écossais et norvégiens. Ayant développé durant la Seconde Guerre mondiale un intérêt pour les explosifs qui lui coûta trois doigts, il fit des études de physique à l'université d'Edmonton (Alberta), puis soutint sa thèse en 1962 à l'université Sta […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/richard-edward-taylor/#i_12440

URANUS, planète

  • Écrit par 
  • André BRAHIC
  •  • 4 679 mots
  •  • 17 médias

Dans le chapitre « La planète »  : […] Les images d'Uranus révèlent la présence de nuages, de bandes parallèles à l'équateur et de couches de brume. En particulier, le pôle qui fait actuellement face au Soleil est couvert d'une calotte de brume. Le mouvement des nuages a permis de mesurer la période de rotation de l' atmosphère d'Uranus. L'atmosphère d'Uranus tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre et plus rapidement que l'i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/uranus-planete/#i_12440

WILSON ROBERT RATHBUN (1914-2000)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 748 mots

La mémoire du physicien américain Robert Rathbun Wilson, décédé le 16 janvier 2000 à Ithaca (État de New York), restera attachée au grand accélérateur de protons connu sous le nom de Fermilab, dont il fut le constructeur et le directeur. Né le 4 mars 1914 dans la ville de Frontier au Wyoming, Wilson suivit les cours de l'école Todd à Woodstock (Illinois), où étudia aussi Orson Welles. Après avoir […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-rathbun-wilson/#i_12440

Voir aussi

Pour citer l’article

Nicole d' HOSE, « PROTON », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 juillet 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/proton/