Le neutrino > La particule

E. Fermi

W. Pauli

Bose

La physique des particules décrit la matière à partir de 12 briques élémentaires : 6 quarks (du nom de personnages dans une nouvelle de James Joyce) et 6 leptons (du grec leptos, léger). Ces 12 particules sont des fermions. Ces particules interagissent entre elles par l'intermédiaire d'autres particules appelées bosons intermédiaires. Cette description constitue ce que l'on appelle le modèle standard de la physique des particules.

Les fermions, du nom du physicien italien Enrico Fermi, obéissent au principe d'exclusion de Wolfgang Pauli qui stipule que deux fermions dans un état identique ne peuvent se trouver au même endroit.

Les bosons, du nom du physicien indien Bose, qui postula pour la première fois l'existence de ce type de particules, peuvent au contraire se trouver au même endroit dans le même état. C'est ce qui permet le fonctionnement du laser : le faisceau est constitué de photons, des bosons, dans le même état (ce principe est également à la base du phénomène de condensation de Bose-Einstein).

Les quarks et les leptons se subdivisent chacun en trois familles dont seule la première est présente dans la matière ordinaire. Les autres quarks et leptons sont produits dans les accélérateurs de particules ou dans le rayonnement cosmique.

Les dessins représentant les particules élémentaires sont ©Th.Stolarczyk-1994 et ne peuvent être utilisées sans l'autorisation de l'auteur.

Les quarks

u (up)	c (charm)	t (top)
d (down)	s (strange)	b (bottom)

© Th.Stolarczyk-1994

Les leptons

Ils sont au nombre de 6 appariés 2 à 2, soit donc trois familles dites de saveurs différentes :

• (e, n_e), électron, neutrino-électron;
• (μ, n_m), muon, neutrino-muon;
• (t, n_t), tau, neutrino-tau.

Seule la première famille est présente dans la matière ordinaire : les électrons gravitent autour des protons et des neutrons du noyau. Le n_e est émis lors des désintégration β). Le neutrino a longtemps été la particule élémentaire la plus mystérieuse. Une particularité fondamentale des leptons est que lors d'une interaction la saveur est respectée (c'est-à-dire qu'un e ne peut être associé qu'à un n_e, pas à un n_m ou à un n_t).

électron, e	muon, µ	tau, t
neutrino e	neutrino µ	neutrino t

© Th.Stolarczyk-1994

Les bosons intermédiaires

Les bosons intermédiaires véhiculent les 4 forces fondamentales qui régissent les phénomènes physiques connus :

• le graviton pour la force gravitationnelle (existence postulée, pas découvert jusqu'à maintenant);
• le photon pour la force électromagnétique;
• les bosons W⁺, W^- et Z^o pour l'interaction faible (responsable de la radioactivité β en particulier et de l'interaction des neutrinos avec la matière);
• les gluons (au nombre de 8) pour l'interaction forte (responsable de la cohésion des protons et neutrons dans le noyau).

photon	Zo
W+ et W-	gluon

© Th.Stolarczyk-1994