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Lexique de la matière : particule, fermion, gluon, quark, Higgs...

Dossier - Voyage au coeur de la matière
DossierClassé sous :physique , atome , nucléaire

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Vous restez imperméable à la physique ? Découvrez dans ce dossier les éléments qui composent la matière, expliqués simplement : forces, atomes et nucléons, radioactivité...

  
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Voici, rassemblées sur une même page, les définitions simples pour bien comprendre la matière.

  • Antiparticule : une antiparticule possède la même masse que la particule correspondante, mais ses nombres quantiques sont opposés, en particulier la charge électrique.
  • Atome : Un atome est la plus petite partie d'un corps pur. Il est formé d'électrons et de nucléons. Le nom atome vient du grec et signifie "insécable". Maintenant, on sait que les atomes sont divisibles mais le nom est resté.
  • Baryon : Un baryon est un hadron composé de trois quarks, comme les nucléons. Le nom baryon vient du grec et signifie « lourd ». En effet, dans les années 1950, les trois catégories de particules connues étaient les leptons, les mésons et les baryons, correspondant aux mots grecs « léger », « moyen » et « lourd ». Maintenant, on connaît un lepton plus lourd que certains baryons mais le nom est resté.
  • Boson : Un boson est une particule de spin entier, il obéit à la statistique de Bose-Einstein. Les photons, les gluons, les W, le Z0 et le Higgs sont des bosons.
  • Éléctrofaible : La théorie électrofaible est une unification de QED et des interactions faibles à la base du modèle standard. La théorie électrofaible explique l'interaction faible comme une interaction entre fermions et W et prédit l'existence d'une interaction faible par courant neutre avec une interaction entre fermions et Z0.
  • Électron : Un électron est un lepton. C'est un des constituants de l'atome, avec les nucléons. Il a une charge électrique négative de -1,6 10-19 C, qui est la charge électrique élémentaire (on dit donc que sa charge est -1). Sa masse est de 9,1 10-31 kg, soit 0,511 MeV.
  • Électron-volt : L'électron-volt (eV) est l'unité d'énergie utilisée en physique des particules : c'est l'énergie acquise par un électron soumis à un potentiel électrique de 1 V. Ainsi, on a 1eV=1,6 10-19 J, c'est donc une unité très faible. Les multiples sont le keV=103 eV, le MeV=106 eV, le GeV=109 eV... Par la relation de la relativité restreinte E=mc2 (c=299 792,458km/s est la vitesse de la lumière dans le vide), on peut donc exprimer la masse en unités d'énergie. Ainsi, la masse de l'électron de 9,1 10-31 kg correspond à une énergie de 0,511 MeV.
  • Fermion : Un fermion est une particule de spin demi-entier, il obéit à la statistique de Fermi-Dirac. Les leptons et les quarks sont des fermions.
  • Gluon : 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'indique, est beaucoup plus forte que les autres interactions.
  • Hadron : Un hadron est une particule composite formée de quarks. Il y a deux sortes de hadrons : les baryons et les mésons.
  • Le nom hadron vient du grec et signifie « fort ». En effet, les hadrons sont les particules qui sont sensibles à l'interaction forte, contrairement aux leptons.
  • Higgs : Le boson de Higgs est la particule du modèle standard qui permet de donner une masse à toutes les autres particules. Il n'a pour l'instant pas été découvert.
  • Lepton : Un lepton est un fermion élémentaire insensible à l'interaction forte. Il existe six sortes de leptons : l'électron, le muon, le tau et les neutrinos électronique, muonique et tau. Le nom lepton vient du grec et signifie « léger ». En effet, dans les années 1950, les trois catégories de particules connues étaient les leptons, les mésons et les baryons, correspondant aux mots grecs « léger », « moyen » et « lourd ». Maintenant, on connait un lepton plus lourd que certains baryons mais le nom est resté.
  • Méson : Un méson est un hadron composé d'un quark et d'un antiquark. Le nom méson vient du grec et signifie « moyen ». En effet, dans les années 1950, les trois catégories de particules connues étaient les leptons, les mésons et les baryons, correspondant aux mots grecs « léger », « moyen » et « lourd ». Maintenant, on connait un lepton plus lourd que certains baryons mais le nom est resté.
  • Muon : Un muon est un lepton. C'est la réplique de l'électron de la deuxième famille.
  • Neutrino : Un neutrino est un lepton. Il existe trois sortes de neutrinos : le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tau. Le nom neutrino signifie « petit neutre » par opposition au neutron dont la masse est élevée alors que le neutrino semble ne pas avoir de masse.
  • Neutron : Un neutron est un nucléon, il forme le noyau de l'atome avec les protons. Sa charge électrique est nulle.
  • Nucléon : Un nucléon est un baryon. C'est un des composants de l'atome avec les électrons (il forme le noyau atomique). Il y a deux sortes de nucléons : les protons et les neutrons.
  • Photon : Un photon est un boson, c'est la particule qui transmet l'interaction électromagnétique. Il est souvent noté gamma. Le nom photon vient du grec et signifie « lumière ». En effet, le photon transmet l'interaction électromagnétique, la lumière étant un exemple d'onde électromagnétique.
  • Proton : Un proton est un nucléon, il forme le noyau de l'atome avec les neutrons. Sa charge électrique est +1, l'inverse de celle de l'électron. Le nom proton vient du grec et signifie « le premier », c'est en effet une des premières particules à avoir été identifiée.
  • QCD : La QCD (Quantum ChromoDynamics ou chromodynamique quantique) est la théorie des interactions fortes dans le modèle standard. La QCD explique l'interaction forte comme une interaction entre quarks et gluons.
  • QED : La QED (Quantum ElectroDynamics ou électrodynamique quantique) est la théorie des interactions électromagnétique, elle est inclue dans le modèle standard. La QED explique l'interaction électromagnétique comme une interaction entre particules électriquement chargées et photons.
  • Quark : Un quark est un fermion élémentaire sensible à l'interaction forte. Il forme les hadrons. Il existe six sortes de quarks : le quark up (u), le quark down (d), le quark étrange (s), le quark charmé (c), le quark beau (b) et le quark top (t). Le nom quark a été donné à ces particules par Gell-Mann et vient d'un poème de James Joyce (Finnegan's Wake).
  • Spin : 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 un fermion, une particule de spin entier est un boson.
  • Tau : Un tau est un lepton. C'est la réplique de l'électron de la troisième famille.
  • W : Un W est un boson, c'est la particule qui transmet l'interaction faible. Le nom W vient de l'anglais et signifie « faible » (weak), car il transmet l'interaction faible qui, comme son nom l'indique, est beaucoup plus faible que les autres interactions.
  • Z0 : 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.