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19/04/2016

Super Symétrie

Bon on passe au fondamental.

Les ptits trucs qui nous composent se classifient suivant le modèle standard. 

D'abord il y a les fermions et les bosons. C'est pas pareil: alors que deux fermions sont distincts au moins par une caractéristique, ce n'est pas le cas de bosons dont le rôle est en plus particulier, ils servent aux champs.  

Parmi les fermions, il y a les quarks, les hadrons et les leptons. 

D'abord il y a 6 quarks (prononcer kworks) : up, down, strange, charm, truth, beauty, bottom, top.

Un hadron est un groupe de quarks, une particule sensible à l'interaction forte. C'est bien pour cela que l'accélérateur de particules géant du très européen CERN, le Large Hadron Collider (LHC) s'appelle ainsi. 

Un hadron est soit un baryon soit un méson.

   Un baryon est formé de 3 quarks, les protons et les neutrons sont des baryons. 

   Un méson est formé d'un quark et d'un anti quark, un pion ou un kaon sont des mésons.

Un lepton est "ponctuel" et non composé. Parmi les leptons,  l'électron et le neutrino, qui ne sentent que l'interaction faible et pas la forte car ils ne SONT PAS formés de quarks. 

Un point sur les tailles. Un proton c'est 10-15 mètres (un quark c'est 10-20). La longueur de Planck c'est 10-35. En mètres bien sur. Il a autant de différence entre nous et un proton qu'entre un proton et Planck...  

Au sujet de la "distance de Planck", comme la constante de Planck est une action (et pas une distance) on pourrait se poser la question de son calcul. Bon disons qu'on prend les 3 constantes G (constante de gravitation), c (vitesse de la lumière) et h (quantum d'action, constante de Planck) et on cherche la bonne dimension. 

h: énergie * temps

c: distance / temps

G: énergie * distance / masse 

Sachant bien sur que l'énergie est la masse par c au carré, 

on trouve rapidement qu'il existe une distance égale à racine (G*h/c^3), la distance de Planck. 

On rappellera au passage que l'action, est décrite par de Maupertuis de la sorte: 

« L'Action est proportionnelle au produit de la masse par la vitesse et par l'espace. Maintenant, voici ce principe, si sage, si digne de l'Être suprême : lorsqu'il arrive quelque changement dans la Nature, la quantité d'Action employée pour ce changement est toujours la plus petite qu'il soit possible. »

Une aussi magnifique définition mérite tous les éloges, et que le quantum ultime, h, en soit le plus petit granule possible montre bien l'atomisme concerne aussi les concepts, ce qui est ravissant. 

Parmi les bosons, les photons. Les bosons servent aux interaction de champs, comme on a dit. 

Car les champs se manifestent de manière bizarre par transformation de photons en paires d'anti particules et vice versa. C'est ce que décrivent entre autre les diagrammes de Feynmann. Les bosons intermédiaires dont par exemple les gluons qui sont les bosons de l'interaction forte.

Les bosons de l'electro-magnétisme sont les photons, bien qu'il en faille pas oublier les bosons W-, W+ et Z de l'interaction faible, c'est à dire de la radio activité beta, en jeu tout de même de la formation des étoiles. En effet cette radio activité là désintègre des protons ou des neutrons pour donner des électrons (et des neutrinos). La fusion des noyaux atomiques concerne bien sur aussi l'interaction forte.  

Elle permet aux leptons et aux quarks d'échanger de l'énergie et s'unifie avec l'électro magnétisme pour donner l'interaction électro faible. 

Un point intéressant: la masse du proton est en fait formée aussi de gluons, car en plus des quarks qui le constituent et dont le poids est très inférieur (c'est ça qu'est bizarre), des paires de quarks crées en permanence par les gluons qui s'échangent doivent absolument les alourdir pour qu'ils pèsent leur poids, euh leur énergie (e=mc2).

Le premier avertissement au sujet de ce beau modèle est que la masse n'y est pas décrite. Il faut attendre le concept de champ de Higgs, correction tardive, pour l'introduire. Le boson de Higgs, vecteur de ce champ là a fini par être découvert (en 2012), ouf. Qu'un champ pèse, voilà qui est surprenant. A part qu'il ne faut pas confondre masse et poids et que la gravitation, qui met en correspondance l'un et l'autre n'est ABSOLUMENT PAS décrite par la belle théorie que voilà... 

Et puis, il y a la Super Symétrie (SUSY). Il s'agit d'une théorie TRES séduisante d'extension du modèle Standard, mais parfaitement non prouvée. Elle consiste à associer fermions et bosons en les échangeant, la symétrie ne changeant rien comme il se doit. Chaque granule a donc un partenaire, un symétrique. 

Tout le monde (ou presque) est sur qu'elle est valide, avec tout un bestiaire de nouvelles particules symétriques. On n'en a trouvé aucune pour l'instant. Par exemple, le symétrique du photon, le photino est totalement inconnu. 

Quand au neutralino, le symétrique du neutrino, et bien c'est ça la matière noire. C'est dire si on en attend la découverte avec impatience ! 

On a cru voir au LHC au mois de décembre 2015 quelque chose, mais finalement il n'y avait rien...On continue et plein de gens espèrent un truc en 2016, je parle des gens du CERN, ceux du LHC. C'est en ce moment que ça se passe ! 

P.S. Nous sommes au mois d'Aout 2016 et les conclusions sur les observations de la fin 2015 publiées: c'est une fluctuation statistique. A part, le boson de Higgs, on ne trouve rien... Cela pourrait vouloir dire que la super symétrie a du plomb dans l'aile. Le boson de Higgs a une masse trop faible, et le LHC pourrait ne plus servir à rien: nous sommes dans une version de l'univers ou on ne pourra plus rien prouver, les énergies nécessaires aux expériences étant inaccessibles à l'homme... Ce pessimisme là est pas mal: du genre irrémédiable.

 

 

 

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