Entre matière et forces

Depuis la découverte de l'atome qui à l'epoque était supposé être l'état élémentaire de la matière, la stucture de la matière n'a cessée de se complexifier par la découverte de nombreuses particules subatomiques. Rien n'impose une limite à cette structure en poupées russes excepté notre capacité à l'observer. En effet, les dimensions atteintent seront bientôt limitées par la longueur d'onde de la lumière elle même necessaire à la réalisation de l'observation. Par ailleurs, la structure allant en se complexifiant, la brisure de particules en particules plus élémentaires demande de plus en plus d'energie. La portée des accelerateurs de particules est donc également limitée par cette energie. A l'heure actuelle, ils permettent de désintégrer un proton. Pour désintégrer à leur tour les particules émises par ce dernier, il faudrait une energie collossale.

Aujourd'hui, les particules élémentaires connues forment un ensemble complet et pouvant être considéré comme terminal. Cependant, rien n'indique que l'on soit arrivé au dernier niveau de la structure de la matière comme expliqué ci dessus. Néanmoins, le dernier niveau découvert est complet depuis le 20 Juillet 2000 et correspond avec les théories actuelles.

Voici un aperçu des particules connues et des forces qu'elles transmettent ou subissent. Ceci permet de distinguer deux principales catégories : les particules réelles ou de matière et les particules support de forces ou virtuelles. De plus, une particules est caractérisée entre autre par son spin. Le spin est le moment cinetique d'une particule tournant sur elle même. Par analogie, on peut se représenter la particule avec différents aspects suivant son degré de rotation. Une particule de spin 0 a le même aspect dans toutes les directions tel un point de l'espace. Une particule de spin 1 retrouve son apparence après une révolution complète : 360° ; telle une droite orientée, un vecteur, comme par exemple un As dans un jeu de carte. Une particule de spin 2 retrouve son apparence tout les demi-tours : 180° telle une figure dans un jeu de carte. De telles particules sont virtuelles et responsables de la transmission des 4 forces de la nature : la force electromagnétique, les forces nucléaires forte et faible, et la force gravitationelle. En revanche, une particule de spin 1/2 requiert une rotation de 720° pour retrouver son apparence. De telles particules de spin demi-entier sont réelles et sont des particules de matière.

PARTICULES DE MATIERE : (réelles de spin demi-entier)

Rappel : le noyau de l'atome est composé de nucléons : les protons et les neutrons. Ces derniers font partie des hadrons. C'est la structure interne de ces derniers qui nous intéresse ici.

Notes : Chaque quark peut se trouver dans trois variantes différentes appelées couleur. Un quark est nécessaiement associé à deux autres quark ou à son antiquark. Par exemple : 2 u + 1 d = proton (charge +e), ou encore 2 d + 1u = neutron (charge 0). Le baryon est composé de 3 quarks identiques mais de couleur différente. Un méson est une paire quark - antiquark. L'étude de l'interaction forte porte le nom de chromodynamique quantique.

BOSONS

PARTICULES SUPPORT DE FORCES : (virtuelles de spin entier)

Notes : Les leptons ont l'étrange faculté de se transformer en un autre lepton de même catégorie : par exemple, un electron peut devenir un neutrino et émet un boson W-, alors appelé boson de jauge. Ce principe est connu sous le nom de théorie de jauge.