<p>Un boson est une particule de [popupdefinition id=3503]spin[/popupdefinition] entier, il ob&eacute;it &agrave; la statistique de Bose-Einstein. Les [popupdefinition id=3500]photons[/popupdefinition], les [popupdefinition id=3492]gluons[/popupdefinition], les W, le Z<sup>0</sup> et le Higgs sont des bosons.</p><p>A une temp&eacute;rature proche du [popupdefinition id=4714]z&eacute;ro absolu[/popupdefinition], les bosons peuvent se trouver dans le m&ecirc;me &eacute;tat quantique, formant ainsi un [popupdefinition id=15336]gaz[/popupdefinition] quantique parfait dans un ph&eacute;nom&egrave;ne appel&eacute; [popupdefinition id=4455]condensation de Bose-Einstein[/popupdefinition].</p>

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De même que la vitesse de la lumière représente une vitesse limite inatteignable pour un système physique, de même il existe une borne inférieure inatteignable pour la température thermodynamique d'un...

Zéro absolu

La condensation de Bose-Einstein est l'apparition d'un état particulier d'un gaz quantique à très basse température. 
Prédite en 1924 par Einstein suite à un travail du physicien indien Bose, elle rep...

Condensation de Bose-Einstein

Le boson Z0 est une particule considérée comme élémentaire et cousine du photon, sauf qu’il est massif et se désintègre rapidement car il est instable. C'est aussi un cousin du boson W qui lui est en plus chargé alors que le "0" de Z0 indique qu'il est neutre.Les particules Z0, W+ et W- ( et bien sûr le photon) sont responsables des forces dites « électrofaibles » entre quarks et leptons dans le modèle standard, les forces découlant d'une théorie unifiée des interactions électromagnétiques et nucléaire faibles. Elles permettent une description fine de la radioactivité bêta et des processus de nucléosynthèse qui font briller le Soleil et les étoiles sur la séquence principale. Elles permettent aussi une description de la formation des étoiles à neutrons accompagnant les supernovae de type SN II. Les forces dont son responsables les bosons Z et W sont à courte portée et ne sont même pas sensible en dehors d'une région de l'espace de la taille d'un proton ou d'un neutron. L'intensité de ces forces apparait comme nettement plus faible que la force électromagnétique (pour en comprendre la vrai raison voir la vidéo du physicien ci-dessous).Le physicien Don Lincoln nous explique les mystères de la force nucléaire faible. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © FermilabLa genèse de la théorie du boson Z0 et sa découverteEn fait, l'existence des boson Z et W avait été prédite presque dix ans avant la publication de la fameuse théorie des forces électrofaibles de Glashow-Salam-Weinberg dans trois publications, l’une faite par Richard Feynman et Murray Gell-Mann (1958) et l’autre par E. C. G. Sudarshan et R. E. Marshak (1957) concernait le boson W, comme l’explique le physicien Leite Lopes, qui a été partie prenante de cette complexe gestation d’une théorie unifiée des forces électromagnétiques nucléaires faibles. Leite Lopes avait lui de son côté prédit l'existence du boson Z0 justement.Tout comme la masse du boson W, celle du boson Z0 résulte de l’existence du fameux boson de Brout-Englert-Higgs basé sur l'existence du champ de Higgs. Plus facile à mettre en évidence dans des expériences de collisions de particules, le boson W a été découvert dès 1983 au Cern, soit presque trente ans avant la découverte du boson de Brout-Englert-Higgs. La découverte du Z0 c'est faite peu après la même année mais à vrai dire on avait déjà des indications indirectes de son existence grâce à la découverte des courants neutres avec les neutrinos en 1973. Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg reçoivent alors le prix Nobel de physique en 1979 mais les bosons W et Z, prédictions fondamentales de leur théorie, ne sont pas encore découverts.Le physicien Carlo Rubbia s'est alorts fait fort peu de temps après, de découvrir ces bosons intermédiaires grâce à des collisions en accélérateur. Dès 1976, avec Peter McIntyre et David Cline, il propose de modifier dans ce but le plus grand accélérateur du Cern, le SPS, pour en faire un collisionneur à deux faisceaux, l’un de protons et l’autre d’antiprotons.Une vue de l'impressionnant détecteur UA1. De 1982 à 1983, il a permis de prouver l'existence des bosons W et Z du modèle GSW. © CernDes collisions de protons et d'antiprotonsDe cette façon, il devint possible d’atteindre les énergies nécessaires pour créer suffisamment de bosons W et Z. Mais il faut commencer par résoudre le problème de la production de faisceaux intenses d’antiprotons. La contribution à la solution de ce problème par Simon van de Meer sera cruciale.Lors d'une conférence de presse, le 25 janvier 1983, les physiciens du Cern annonçaient la découverte du boson W. On reconnaît, à gauche, et de gauche à droite, Carlo Rubbia et Simon van der Meer. © CernL'indispensable détecteur de Georges CharpakUne autre clé importante dans la découverte des bosons W et Z repose sur la construction de détecteurs géants, couplés à des ordinateurs. C'est une nécessité pour chercher, dans les feux d'artifice de particules produites par les collisions de faisceaux, de rares événements causés par l’apparition fugace et la désintégration extrêmement rapide des bosons électrofaibles instables.Deux détecteurs représentant le sommet de la technologie de l’époque, c'est-à-dire de la fin des années 1970 et du début des années 1980, voient donc le jour : UA1, héritier de la chambre multifils de Georges Charpak, et un autre, baptisé UA2.Un documentaire sur la découverte des bosons W, au Cern, au début des années 1980. Ces bosons sont massifs en raison de l'existence supposée du mécanisme de Brout-Englert-Higgs. Voici quelques-unes des clés pour comprendre comment s'est déroulée leur découverte. © CernLe 20 janvier 1983, Carlo Rubbia annonce finalement au Cern l’observation par UA1 de six événements candidats au titre de boson W. Il est suivi de très peu par Luigi Di Lella, qui, l'après-midi suivante, rapporte l’observation de quatre événements candidats repérés grâce à l'UA2. La découverte du boson Z0 suivra quelques temps plus tard. L’année suivante, Carlo Rubbia et Simon van der Meer reçoivent le prix Nobel de physique pour leur contribution à la découverte des particules W et Z.Un Z0 est un boson, c’est la particule qui transmet l’interaction faible par courant neutre. Le nom Z vient de « zéro » car sa charge électrique est nulle. C’est un partenaire des bosons W+ et W- qui servent de médiateurs aux processus de désintégration radioactive.La force faible est aussi forte que la force électromagnétique, mais elle est appelée faible en raison de son influence limitée par la masse des bosons Z et W. Leur masse limite la portée de la force faible à environ 10-18 mètres, et elle disparaît complètement au-delà du rayon d’un seul proton.Origines du Boson ZDans les années 1990, les accélérateurs du Stanford Linear Accelerator Center et du CERN (Centre Européen de la Recherche Nucléaire) ont produit 12 millions de ces bosons Z dans un cadre contrôlé et ont étudié les désintégrations du Z dans les moindres détails. Le Boson Z se décompose en paires de tous les types de quarks et de leptons, à l’exception du quark supérieur lourd.Ces expériences ont permis de tester avec une grande précision la théorie électrofaible et les propriétés des quarks et des leptons. Ces expériences donnent des informations de haute précision sur le porteur des interactions fortes.Recherches autour du Boson ZÀ la fin des années 1970, le CERN a converti ce qui était alors son plus grand accélérateur, le Super Synchrotron à protons, pour qu’il fonctionne comme un collisionneur proton-antiproton, dans le but de produire directement les bosons W et Z. Les deux types de particules y ont été observés pour la première fois en 1983. Les bosons ont ensuite été étudiés plus en détail au CERN et au Fermi National Accelerator Laboratory aux États-Unis.

Boson Z0

Un gluon est un boson, c'est la particule qui transmet l'interaction forte. Le nom gluon vient de "glue", car il permet de "coller" les quarks entre eux par l'interaction forte qui, comme son nom l'in...

Gluon

Le spin d'une particule est son moment angulaire intrinsèque. Le spin est une propriété quantique, il ne peut prendre que des valeurs entières ou demi-entières. Une particule de spin demi-entier est u...

Spin

Particule élémentaire (quantum) de la lumière. Un photon est un boson.
Le nom photon vient du grec et signifie "lumière". En effet, le photon transmet l'interaction électromagnétique, la lumière étant...

Photon

Avec notamment l’état liquide et l’état solide, l’état gazeux fait partie des différents états de la matière. Dans l’état gazeux, ions, atomes ou molécules sont si faiblement lié(e)s les un(e)s aux au...

Physicien américain d'origine allemande, Albert Einstein a changé par sa théorie fondamentale de la relativité, la conception humaine du temps, de l'espace et de l'univers, bouleversant la pensée scientifique et philosophique."La Science sans la religion est boiteuse ; la religion sans la science est aveugle." Einstein a exposé un jour sa conviction personnelle en ces termes, puis il a précisé : "Une personne religieuse est croyante en ce sens qu'elle ne doute absolument pas de l'existence des finalités supra personnelles qui n'exigent ni n'admettent aucun fondement rationnel." Dans son existence, il n'a fait place ni aux prières ni à l'adoration. Pourtant il a été animé par la foi profonde, sans fondement rationnel, qu'il restait des lois de la Nature à découvrir. Il a consacré sa vie à leur découverte.Biographie d'Albert EinsteinAlbert Einstein est souvent cité comme l'un des scientifiques les plus influents du XXe siècle. Ses travaux continuent d'aider les astronomes à tout étudier, des ondes gravitationnelles à l'orbite de Mercure. L'équation du scientifique qui a contribué à expliquer la relativité spéciale E = mc² est célèbre même parmi ceux qui ne comprennent pas sa physique sous-jacente. Einstein est également connu pour sa théorie de la relativité générale (une explication de la gravité), et l'effet photoélectrique (qui explique le comportement des électrons dans certaines circonstances) ; ses travaux sur ce dernier lui ont valu un prix Nobel de physique en 1921.Einstein a également tenté en vain d'unifier toutes les forces de l'univers dans une seule théorie, ou une théorie de tout, sur laquelle il travaillait encore au moment de sa mort.Les premières années d'EinsteinEinstein est né le 14 mars 1879 à Ulm, en Allemagne, une ville qui compte aujourd'hui un peu plus de 120 000 habitants. Il y a une petite plaque commémorative à l'endroit où se trouvait sa maison (elle a été détruite pendant la Seconde Guerre mondiale). La famille a déménagé à Munich peu après sa naissance, puis en Italie lorsque son père a eu des problèmes pour gérer sa propre entreprise. Le père d'Einstein, Hermann, dirigeait une usine électrochimique et sa mère Pauline s'occupait d'Albert et de sa jeune sœur, Maria.Einstein écrira dans ses mémoires que deux "merveilles" ont profondément marqué ses premières années, selon Hans-Josef Küpper, un spécialiste d'Albert Einstein. Le jeune Einstein a rencontré sa première merveille, une boussole à l'âge de 5 ans : il était mystifié que des forces invisibles puissent dévier l'aiguille. Cela allait le conduire à une fascination de toute une vie pour les forces invisibles. La deuxième merveille est venue à l'âge de 12 ans, lorsqu'il a découvert un livre de géométrie qu'il vénérait, l'appelant son "saint livre de géométrie".Contrairement à la croyance populaire, le jeune Albert était un bon étudiant. Il excellait en physique et en mathématiques, mais était un élève plus "modéré" dans d'autres matières, a écrit Küpper sur son site web. Cependant, Einstein se rebelle contre l'attitude autoritaire de certains de ses professeurs et abandonne l'école à 16 ans. Il a ensuite passé un examen d'entrée à l'École polytechnique fédérale de Zurich, et bien que ses performances en physique et en mathématiques aient été excellentes, ses notes dans d'autres domaines étaient médiocres, et il n'a pas réussi l'examen. Le physicien en herbe a suivi des cours supplémentaires pour combler ses lacunes en matière de connaissances. Il a été admis à l'École polytechnique fédérale suisse en 1896 et, en 1901, il a reçu son diplôme d'enseignant de physique et de mathématiques. Cependant, Einstein ne trouve pas de poste d'enseignant et commence à travailler dans un bureau des brevets à Berne en 1901. C'est là que, entre deux analyses de demandes de brevet, il a développé ses travaux sur la relativité spéciale et d'autres domaines de la physique qui l'ont ensuite rendu célèbre.En 1903, Einstein a épousé Mileva Maric. Leurs enfants, Hans Albert et Eduard, sont nés en 1904 et 1910. Einstein divorce de Maric en 1919 et épouse peu après Elsa Löwenthal. Löwenthal meurt en 1933.Faits marquants de sa carrièreLa carrière d'Einstein l'a envoyé dans de nombreux pays. Il obtient son doctorat à l'université de Zurich en 1905, puis devient professeur à Zurich (1909), à Prague (1911) et de nouveau à Zurich (1912). Ensuite, il s'installe à Berlin pour devenir directeur de l'Institut de physique de l'Empereur Wilhelm et professeur à l'université de Berlin (1914). Il devient également citoyen allemand. Une validation majeure du travail d'Einstein a lieu en 1919, lorsque Sir Arthur Eddington, secrétaire de la Royal Astronomical Society, dirige une expédition en Afrique qui mesure la position des étoiles pendant une éclipse solaire totale. Le groupe a découvert que la position des étoiles était décalée en raison de la courbure de la lumière autour du soleil. Einstein est resté en Allemagne jusqu'en 1933, date à laquelle le dictateur Adolf Hitler a pris le pouvoir. Le physicien a alors renoncé à sa citoyenneté allemande et s'est installé aux États-Unis pour devenir professeur de physique théorique à Princeton. Il devient citoyen américain en 1940 et prend sa retraite en 1945.Einstein est resté actif dans la communauté des physiciens tout au long de ses dernières années. En 1939, il écrivit une lettre au président Franklin D. Roosevelt pour l'avertir que l'uranium pouvait être utilisé pour une bombe atomique. Vers la fin de sa vie, Einstein s'engage dans une série de débats privés avec le physicien Niels Bohr sur la validité de la théorie quantique. Les théories de Bohr ont tenu la route, et Einstein a par la suite intégré la théorie quantique dans ses propres calculs. Livres
Fondements de la théorie de la relativité restreinte et généralisée - 1916
Quatre conférences sur la théorie de la relativité - 1921
Pourquoi la guerre ? (avec Freud) - 1933
Comment je vois le monde - 1934
Einstein : les vies d'Albert, de Vincenzo Barone 2017 Editions De Boeck Supérieur
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