particules élémentaires - physique.

« quantique permit d'énoncer des principes de symétrie à l'échelle atomique.

Il existe trois opérateurs de symétrie : la parité P, la conjugaison de charge C et l'inversion dutemps T. 4.1 Parité (P) Considérons l'interaction des particules A et B de moments angulaires mA et mB.

Supposons que cette interaction donne naissance à deux autres particules C et D, de moments caractéristiques mC et mD.

Soit I cette interaction : A + B → C + D (I) La conservation de la parité (P) énonce que les lois physiques ne sont pas modifiées si l'on fait subir aux coordonnées dans l'espace x, y et z de chaque particule une symétrie par rapport à l'origine.

Autrement dit, si les particules A et B de moments mA et mB produisent, dans les mêmes conditions que celles de l'interaction I, des particules C et D avec les moments mC et mD, alors l'interaction est invariante sous la parité (P). 4.2 Conjugaison de charge (C) On peut illustrer ce principe de symétrie en considérant à nouveau l'interaction I.

Soit C(I) l'interaction conjuguée de l'interaction I, obtenue en remplaçant les particules A, B, C et D par leurs antiparticules Ā, ,  et . Cette interaction C(I) s'écrit : Ā +  →  +  C(I) Si, dans des conditions identiques à celles de l'interaction I,, l'interaction de Ā et  donne naissance aux particules  et  , on dit alors que l'interaction I est invariante sous la conjugaison de charge (C). 4.3 Inversion du temps (T) Le principe de symétrie de l'inversion du temps stipule qu'une interaction I est invariante sous l'opérateur (T), si les conditions de l'interaction inverse T(I) : >C + D → A + B T(I)>sont les mêmes que celles de l'interaction I. 4.4 Symétrie des interactions L'expérience a montré que ces principes d'invariance se vérifiaient dans le cas d'interactions fortes et électromagnétiques, mais qu'il en était autrement pour les interactionsfaibles.

Ainsi, en 1957, on constata que ce dernier type d'interaction ne respecte pas forcément la conservation de la parité de l'espace.

On observa en effet que lesparticules émises par interactions faibles ont tendance à afficher une certaine « latéralisation », rapport fixe entre leur spin et la direction de leur mouvement.

En particulier,les neutrinos v e et v µ, qui interviennent seulement dans les interactions faibles et gravitationnelles, ont toujours un moment angulaire intrinsèque à gauche.

En d'autres termes, ces particules possèdent un spin opposé au sens du mouvement.

On a montré de même que les interactions faibles n'observent pas toujours le principe d'invariancesous conjugaison de charge.

L'Univers n'est donc pas régi par une symétrie intrinsèque comme on pourrait le penser au premier abord. 5 CHAMPS ASSOCIÉS AUX PARTICULES 5.1 Théories de champ Avant le milieu du XIXe siècle, il était communément admis que l'interaction entre des particules ou des corps plus massifs agissait à distance.

Michael Faraday fut le premier à émettre l'hypothèse que l'interaction d'un corps avec un autre se produit par l'intermédiaire d'un champ.

James Clerk Maxwell exprima les idées de Faraday sousforme mathématique et aboutit à l'élaboration de la première théorie de champ.

Il formula les lois générales du champ électromagnétique, en posant les fameuseséquations de Maxwell ( voir électromagnétisme).

En 1916, Albert Einstein publia sa théorie relative aux interactions gravitationnelles, qui devint ainsi la deuxième théorie de champ. 5.2 Théorie des champs unifiée Bien que les quatre types d'interaction diffèrent largement les uns des autres, de nombreux physiciens ont tenté de les unifier dans une même théorie.

C'est Albert Einsteinqui s'y attela le premier dans les années 1910 mais sans y parvenir.

En 1979, les physiciens américains Sheldon Glashow, Steven Weinberg et le physicien pakistanaisAbdus Salam se partagèrent le prix Nobel de physique pour avoir élaboré un modèle réussissant à concilier les théories des interactions électromagnétiques et faibles.

Ilsdémontrèrent qu'il s'agit en fait d'une seule et même interaction, appelée interaction électrofaible ( voir champs unifiée, théorie des). À l'heure actuelle, les physiciens effectuent des recherches pour tenter d'aboutir à une éventuelle unification de tous les types d'interaction.

Pour cela, ils s'appuient sur lathéorie électrofaible évoquée plus haut, et sur la chromodynamique quantique qui donne une explication des interactions fortes.

Ces deux théories sont regroupées sous cequ'on appelle le modèle standard. Plusieurs théories d'unification ont été proposées, mais aucune d'entre elles n'est parvenue à inclure l'attraction gravitationnelle.

Il est peu probable, en effet, quel'unification des quatre interactions soit atteinte dans un futur proche.

Des difficultés tant théoriques que pratiques subsistent encore.

D'un point de vue théorique, lesscientifiques se heurtent à l'extrême complexité mathématique des théories manipulées.

Sur le plan expérimental, l'étude de la structure de particules de très petite taillerequiert des accélérateurs et des détecteurs de particules difficilement réalisables, à la fois techniquement et financièrement. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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