• Comportement du chien et
    du chat
  • Celui qui connait vraiment les animaux est par là même capable de comprendre pleinement le caractère unique de l'homme
    • Konrad Lorenz
  • Biologie, neurosciences et
    sciences en général
  •  Le but des sciences n'est pas d'ouvrir une porte à la sagesse infinie,
    mais de poser une limite à l'erreur infinie
    • La vie de Galilée de Bertold Brecht

Modèle standard des particules
Interaction électrofaible

Sommaire
  1. Mécanique quantique
  2. Modèle standard des particules
    1. Vue d'ensemble
      1. Statistique de Fermi-Dirac
      2. Principe d'exclusion de Pauli
      3. Statistique de Bose-Einstein
      4. Antiparticules
        1. Annihilation particules/antiparticules
        2. Asymétrie baryonique de l'univers
          1. Vue d'ensemble
          2. Baryogenèse
    2. Atome
      1. Noyau
        1. Nucléons
          1. Neutron
          2. Proton
          3. Nombre de nucléons et tableau périodique
          4. Forces intervenant dans le noyau
        2. Structure nucléaire
          1. Modèle de la goutte liquide
            1. Vue d'ensemble
            2. Nombres magiques et vallée de la stabilité
          2. Modèle en couches
          3. Modèle du champ moyen
      2. Électrons
        1. Propriétés des électrons
        2. Orbitales et spin-orbitales
        3. Ionisation et ions
    3. Fermions
      1. Vue d'ensemble
      2. Quarks
        1. Vue d'ensemble
        2. Propriétés des quarks
        3. Saveurs des quarks
      3. Hadrons
        1. Baryons
          1. Vue d'ensemble
          2. Nombre baryonique
          3. Classification des baryons
            1. Baryons stables : nucléons
            2. Baryons instables
              1. Baryons Delta
              2. Baryons Lambda
              3. Baryons Sigma
              4. Baryons Xi
              5. Baryons Oméga
        2. Mésons
          1. Vue d'ensemble des mésons
          2. Propriétés des mésons
          3. Classification et liste des mésons
            1. Kaons
            2. Pions
      4. Leptons
        1. Vue d'ensemble
        2. Nombres leptoniques
        3. Propriétés des leptons
    4. Bosons
      1. Vue d'ensemble
      2. Gluons : bosons de jauge de l'interaction forte
        1. Propriétés des gluons
        2. Échanges de gluons
        3. Autres formes de gluons
      3. Photons : bosons de jauge de l'interaction électromagnétique
        1. Propriétés des photons
        2. Émission et absorpton de photons
        3. Particules et vitesse de la lumière
      4. Bosons W± et Z0 : bosons de jauge de l'interaction faible
      5. Boson de Higgs
        1. Mécanisme de Higgs
        2. Propriétés du boson de Higgs
    5. Réactions nucléaires
      1. Fusion
      2. Fission
      3. Radioactivité
      4. Photodesintegration
      5. Spallation
      6. Multifragmentation
    6. Rayonnements et interactions avec la matière
      1. Diffusion (ou choc)
      2. Rayonnements ionisants
      3. Interactions des rayonnements avec la matière
        1. interactions de photons avec la matière
        2. interactions des particules massives
  3. Interactions ou forces fondamentales
    1. Vue d'ensemble
      1. Interaction nucléaire forte
      2. Interaction électromagnétique
      3. Interaction faible
      4. Gravitation
    2. Comment expliquer que les soient portées par des particules ?
      1. Que se passe-il en mécanique quantique ?
      2. Paramètres libres
        1. Constantes de couplages
        2. Autres paramètres libres
    3. Chromodynamique quantique (QCD)
      1. Charges de couleur
        1. Couleurs des quarks
        2. Couleurs des gluons
        3. Changements de couleurs
      2. Isospin (fort ou spin isobarique)
    4. Électrodynamique quantique (QED)
      1. Vue d'ensemble
      2. Diagramme de Feynmann
    5. Interaction faible
      1. Propriétés de l'interaction faible
      2. Isospin faible
    6. Interaction électrofaible
    7. Gravitation
  4. Modèle de l'univers : Big Bang

Bibliographie

Les scientifiques espèrent toujours trouver la théorie de grande unification qui désigne la théorie physique susceptible de décrire de manière cohérente de l'ensemble des trois interactions fondamentales (nucléaire forte, nucléaire faible et électromagnétique).

Toutefois, en 1967, Sheldon Lee Glashow, Mohammad Abdus Salam et Steven Weinberg (prix Nobel 1979), ont décrit l'interaction électrofaible qui unifiait :

Sheldon Lee Glashow, Mohammad Abdus Salam et Steven Weinberg
Sheldon Lee Glashow, Mohammad Abdus Salam et Steven Weinberg
(lors de la remise du Nobel de physique en 1979 )

Vue d'ensemble de 
 l'interaction électrofaible

Lorsque l'univers était plus chaud et plus dense (énergie > 100 GeV, pendant l'ère électrofaible), l'interaction électromagnétique et l'interaction nucléaire faible auraient été les deux facettes d'une même interaction appelée " électrofaible ".

Pourtant, ces deux forces paraissent inconciliables bien qu'elles dépendent de l'énergie à laquelle on les considère.

1. La force électromagnétique :

  • est de portée infinie (observable macroscopiquement),
  • croît lentement avec l'énergie,
  • est médiée par le photon, particule sans masse.

2. La force de l'interaction faible :

  • est concevable uniquement à l'échelle atomique,
  • croît très rapidement avec l'énergie des particules en présence,
  • est médiée par les bosons W± et Z0, particules massives (100 fois la masse du proton).
Séparation des quatre forces fondamentales
Séparation des quatre forces fondamentales
(Figure : vetopsy.fr)

Par contre, vers une centaine de GeV, ces deux forces possèdent le même ordre de grandeur.

Symétrie de la théorie
électrofaible

La symétrie de la théorie électrofaible est liée au groupe de transformation de jauge $SU_L(2)\otimes U_Y(1)$, qui comprend donc 4 générateurs.

1. Le boson de l'hypercharge faible est le boson $B_\mu$ du champ de jauge $B_\mu$ qui a un seul générateur pour  $U_Y(1)$.

2. Les bosons de jauge W doivent posséder un isospin faible $T=1$ et trois $T_3$ différents, i.e. 3 champs de jauge $A^k_\mu$ ou trois générateurs, $\tau^k,k=1,2,3$ pour $SU_L(2)$.

  • W+, d'isospin faible $T_3=1$ est émis lors d'interactions dans lesquelles $T_3=+1/2\rightarrow T_3=-1/2$ ;
  • W-, d'isospin faible $T_3=-1$ est émis lors d'interactions dans lesquelles $T_3=-1/2\rightarrow T_3=+1/2$ ;
  • W0, d'isospin faible $T_3=0$ est émis lors d'interactions dans lesquelles $T_3$ n'est pas modifié.
Bosons
Bosons
(Figure : vetopsy.fr)
attention

Dans la théorie électrofaible, les bosons W0 et $B_\mu$ (très faible) se combinent et conduisent aux observations du boson Z0 ou du photon.

Cette symétrie requiert que le lagrangien de l'interaction faible (loupearticle p : 22) soit invariant sous cette transformation de jauge $SU_L(2)\otimes U_Y(1)$, alors que celle de l'électrodynamique quantique est $U_{em}$.

Modèle standard des particules et symétries
Modèle standard des particules et symétries
(Figure : vetopsy.fr d'après Latham Boyle)

Mécanisme et boson de Higgs

Bibliographie
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