La physique des particules , livre ebook

190

pages

Français

Ebooks

2024

Écrit par
Frank Close ,
traduit par Alan Rodney

Publié par
EDP Sciences

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Ebook

2024

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Publié par

EDP Sciences

Date de parution

03 octobre 2024

Nombre de lectures

EAN13

9782759835218

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

6 Mo

L’auteur nous emmène à l’intérieur de l’atome pour examiner les particules connues telles que les quarks, les électrons et le neutrino fantôme, et explique le rôle clé et l’importance du boson de Higgs.
En cours de route, il donne un aperçu passionnant de la manière dont les découvertes en physique des particules ont été faites et examine comment notre image du monde a été radicalement revisitée à la lumière de ces développements.
Il conclut en évoquant de nouvelles idées sur le mystère de l’antimatière et des neutrinos massifs, ainsi que ce que les 50 prochaines années de recherche pourraient révéler sur la nature du champ de Higgs, qui façonne à la fois les particules et les forces fondamentales.

Avant-propos.................................................................................................... 7

1. Voyage au centre de l’Univers............................................... 10

2. « Grand et petit », c’est « grand » comment et « petit » comment ?....................... 24

3. Comment nous apprenons de quoi les choses sont faites et ce que nous avons découvert.......... 37

4. Au coeur de la matière................................................................... 52

5. Les accélérateurs : cosmiques et anthropiques. 67

6. Les détecteurs : caméras et machines à remonter le temps............ 85

7. Les forces de la nature.................................................................. 105

8. La matière (et l’antimatière) exotique........................... 120

9. Mais d’où vient la matière ?...................................................... 141

10. Questions pour l’après-Higgs................................................. 152

Lectures supplémentaires................................................................... 171

Glossaire.................................................................................................................. 174

Sources et crédits des illustrations............................................ 182

Index........................................................................................................................... 183

Voir

Publié par

EDP Sciences

Date de parution

03 octobre 2024

Nombre de lectures

EAN13

9782759835218

Langue

Français

Poids de l'ouvrage

6 Mo

Frank Close L  

Frank Close La physique des particules

L’auteur nous emmène à l’intérieur de l’atome pour examiner les particules connues telles que les quarks, les électrons et le neutrino fantôme, et explique le rôle clé et l’importance du boson de Higgs.

En cours de route, il donne un aperçu passionnant de la manière dont les découvertes en physique des particules ont été faites et examine comment notre image du monde a été radicalement revisitée à la lumière de ces développements.

Il conclut en évoquant de nouvelles idées sur le mystère de l’an timatière et des neutrinos massifs, ainsi que ce que les 50 pro chaines années de recherche pourraient révéler sur la nature du champ de Higgs, qui façonne à la fois les particules et les forces fondamentales.

Frank Close est professeur de physique à l’Université d’Oxford et fellowdu Collège d’Exeter. Il est connu tant pour son œuvre de vulgarisation scientiﬁque que pour ses travaux académiques y compris des cours publics, en tant que professeur d’astronomie auGresham College, Londres.

www.edpsciences.org

ISBN : 9782759835201 9:HSMHPJ=]XZWUV:>

La physique des particules

Frank Close

Traduit de l’anglais par Alan Rodney

ChronoSciences

Collection destinée à un large public qui invite le lecteur à découvrir de façon très complète, mais abordable, un sujet ou une thématique précise.

« Dans la même collection » L’Intelligence artiﬁcielle, Margaret A. Boden, 2021 La Théorie quantique, John Polkinghorne, 2021 Les Marées, David George Bowers et Emyr Martyn Roberts, 2021 L’Anthropocène, Erle C. Ellis, 2021 L’Odorat, Matthew Cobb, 2021 Le Changement climatique, 2022 Les Énergies renouvelables, 2022 L’Écologie, Jaboury Ghazoul, 2022 Le Temps, Jenann Ismael, 2022 La Physique, Sidney Perkowitz, 2022 La Théorie des nombres, Robin Wilson, 2023 Les Ondes, Mike Goldsmith, 2023 Les Insectes, Simon Leather, 2023 Les Virus, Dorothy H. Crawford, 2023 L’Arctique, Klaus Dodds et Jamie Woodward, 2023 Les Récifs coralliens, Charles Sheppard, 2023 Les Nanotechnologies, Philip Moriarty, 2024

Particle Physics: a very short introduction was originally published in English in 2023. This translation is published by arrangement with Oxford University Press. © Franck Close, 2023. © Pour la traduction française, EDP sciences, 2024. Composition et mise en page : Desk (www.desk53.com.fr) Imprimé en France Papier : 978-2-7598-3520-1 – Numérique : 978-2-7598-3521-8

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit er ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.

 Table des matières

Avant-propos................................................................................................... 1.Voyage au centre de l’Univers.............................................. 2.« Grand et petit », c’est « grand » comment et « petit » comment ?................................................................. 3.Comment nous apprenons de quoi les choses sont faites et ce que nous avons découvert......... 4.Au cœur de la matière.................................................................. 5.Les accélérateurs : cosmiques et anthropiques6.Les détecteurs : caméras et machines à remonter le temps........... 7.Les forces de la nature................................................................. 8.La matière (et l’antimatière) exotique.......................... 9.Mais d’où vient la matière ?..................................................... 10.Questions pour l’après-Higgs................................................ Lectures supplémentaires.................................................................. Glossaire.................................................................................................................

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85 105 120 141 152 171 174

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Sources et crédits des illustrations........................................... Index..........................................................................................................................

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 Avant-propos

Nous sommes constitués d’atomes. À caque respiration, 1 vous inspirez 10 000 milliards de milliards d’atomes d’oxy-gène, ce qui donne une idée de la taille de cacun d’entre eux. Tous ces atomes, avec les atomes de carbone de votre peau, et en réalité tout le reste sur Terre, résultent d’une cuisson à l’intérieur d’une étoile, il y a environ 5 milliards d’années. Vous êtes donc fait d’éléments aussi vieux que la planète, et vieux d’un tiers de l’âge de l’Univers, mais c’est la première fois que ces atomes sont rassemblés de telle sorte qu’ils sont vous. La pysique des particules est la discipline qui a montré comment la matière est construite et qui commence à expli-quer d’où elle vient. Elle a révélé l’existence d’uneessenceomniprésente, appelée « camp de Higgs », qui confère une masse aux particules fondamentales de la matière. Dans d’im-menses accélérateurs de plusieurs kilomètres de long, nous pouvons accélérer des morceaux d’atomes, des particules

1. NDT. L’auteur parle de « 10 billion de trillion d’atomes d’oxygène ». Atten-9 tion à ne pas confondre : lebillion anglaisest le milliard français, soit 10 . 12 Letrillion anglais. Nous inspirerions doncvaut mille milliards, soit 10 dix mille milliards de milliardsd’atomes à caque inalation (environ 9 12 21 4 litres) ; soit 10×10 , c’est-à-dire 10 , cela environ 22 000 fois par jour !

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 La physique des particuLes

telles que les électrons et les protons, ou même des morceaux exotiques d’antimatière et les faire s’écraser les uns contre les autres. Ce faisant, nous créons pendant un bref instant, dans une petite région de l’espace, une intense concentration d’énergie qui reproduit la nature de l’Univers tel qu’il était dans la fraction de seconde qui a suivi le Big Bang originel. Nous découvrons ainsi nos origines.

Il y a 100 ans, découvrir la nature de l’atome était relative-ment simple : les atomes sont omniprésents dans la matière et il était possible de percer leurs secrets à l’aide d’un appareil placé sur une paillasse.

L’étude de l’émergence de la matière à partir de la Création est un tout autre déﬁ. Il n’y a pas d’appareil spécial Big Bang à aceter dans les catalogues scientiﬁques. Les pièces de base qui créent les faisceaux de particules, les accélèrent jusqu’à un iota près de la vitesse de la lumière, les écrasent et enregistrent les résultats pour analyse doivent toutes être fabriquées par des équipes de spécialistes. Le fait que nous puissions le faire est l’aboutissement d’un siècle de décou-vertes et de progrès tecnologiques. Il s’agit d’une coûteuse entreprise de grande envergure, mais c’est le seul moyen que nous connaissons actuellement pour répondre à des ques-tions aussi profondes. En cours de route, des inventions inat-tendues et des outils ont été réalisés. L’antimatière et les détecteurs de particules sopistiqués sont aujourd’ui utili-sés en imagerie médicale ; les systèmes d’acquisition de don-nées conçus au CERN (Conseil européen pour la recerce nucléaire) ont conduit à l’invention du World Wide Web – ce ne sont là que quelques-unes des retombées de la pysique des particules de aute énergie.

Les applications de la tecnologie et des découvertes de la pysique des autes énergies sont légion, mais ce n’est pas dans cette optique tecnologique que le sujet sera abordé.

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