Charge électrique

[neutrino éléctronique]

Salut à tous,
je me suis posé une question aujourd'hui: pourquoi les particules ont-elles un charge électrique, comme le Higgs permettrait d'expliquer la masse des particules, existe il une particule ou quelque chose qui expliquerait l'existence de la charge électrique?
Merci pour vos réponses

[Deedee81]

Envoyé par neutrino éléctronique

Salut à tous,
je me suis posé une question aujourd'hui: pourquoi les particules ont-elles un charge électrique, comme le Higgs permettrait d'expliquer la masse des particules, existe il une particule ou quelque chose qui expliquerait l'existence de la charge électrique?

Bonjour neutrino,

Ca peut nous amener loin cette question, mais pour répondre en gros : non

Pour être plus précis, mais sans entrer dans les détails, à chaque invariance des équations sous une symétrie correspond une quantité conservée (théorème de Noether). Par exemple l'invariance par translation spatiale conduit à la conservation de l'impulsion, et l'invariance par translation dans le temps à la conservation de l'énergie.

Certains champs possèdent une invariance sous le changement (global) de phase (par exemple un champ scalaire à valeurs dans les nombres complexes, la phase de ces nombres complexes). La quantité conservée correspondante est la charge électrique.

L'existence de cette symétrie est actuellement un simple constat.

Mieux, si l'on veut rendre les équations invariantes sous un changement local de phase, on doit introduire des champs dit de jauge couplé au champ de la particule. Et le champ de jauge introduit s'identifie (il est identique) au champ électromagnétique ! Dirac + forcer l'invariance locale = Dirac + Maxwell + couplage dit "minimal". Tout est lié.

D'autres symétries "internes" plus complexes peuvent exister et conduisent aux charges faibles et fortes et aux champs de jauge des bosons intermédiaires et des gluons. A nouveau, le "pourquoi ces symétries" est un constat, un sujet ouvert et étudié.

Cela n'explique pas la valeur de la charge (sa quantification). C'est un paramètre libre du modèle standard. Mais ce n'est pas sans espoir car certaines théories candidates (pour l'unification) donnent des explications (il y a déjà une explication dans la bonne vieille théorie de Kaluza-Klein).

Donc, pas besoin d'un mécanisme de Higgs ici.

[neutrino éléctronique]

Envoyé par Deedee81

Bonjour neutrino,

Ca peut nous amener loin cette question, mais pour répondre en gros : non

Pour être plus précis, mais sans entrer dans les détails, à chaque invariance des équations sous une symétrie correspond une quantité conservée (théorème de Noether). Par exemple l'invariance par translation spatiale conduit à la conservation de l'impulsion, et l'invariance par translation dans le temps à la conservation de l'énergie.

Certains champs possèdent une invariance sous le changement (global) de phase (par exemple un champ scalaire à valeurs dans les nombres complexes, la phase de ces nombres complexes). La quantité conservée correspondante est la charge électrique.

L'existence de cette symétrie est actuellement un simple constat.

Mieux, si l'on veut rendre les équations invariantes sous un changement local de phase, on doit introduire des champs dit de jauge couplé au champ de la particule. Et le champ de jauge introduit s'identifie (il est identique) au champ électromagnétique ! Dirac + forcer l'invariance locale = Dirac + Maxwell + couplage dit "minimal". Tout est lié.

D'autres symétries "internes" plus complexes peuvent exister et conduisent aux charges faibles et fortes et aux champs de jauge des bosons intermédiaires et des gluons. A nouveau, le "pourquoi ces symétries" est un constat, un sujet ouvert et étudié.

Cela n'explique pas la valeur de la charge (sa quantification). C'est un paramètre libre du modèle standard. Mais ce n'est pas sans espoir car certaines théories candidates (pour l'unification) donnent des explications (il y a déjà une explication dans la bonne vieille théorie de Kaluza-Klein).

Donc, pas besoin d'un mécanisme de Higgs ici.

OK, merci pour ta réponse . Donc si j'ai bien compris, le changement de phase du champ de jauge électromagnétique conserve la charge électrique, c'est bien ça?
Mais je n'arrive pas trop à me représenter ce qu'est un changement de phase

[Karibou Blanc]

le changement de phase du champ de jauge électromagnétique conserve la charge électrique, c'est bien ça?

pas vraiment, enfin c'est assez "mal dit" comme dirait un prof de francais
Si tu imposes que tes champs de matiére (essentiellement fermions et scalaires)
sont régis par des équations invariantes par changement de phase global, alors il existe une quantité conservée (un nombre si la phase est abélienne) qu'on identifie avec la charge électrique. Dans l'absolu ca pourrait etre une autre charge, mais expérimentalement on ne connait que la charge électrique (si on néglige les forces nucléaires), donc on identifie cette quantité conservée avec la charge électrique. Mais on n'explique pas la charge électrique, il est une simple évidence expérimentale, et l'invariance par changement de phase global est un simple moyen de la modeliser.

Apres si tu veux comprendre comment ces charges électriques interagissent, il suffit simplement d'imposer une invariance locale. Ca a pour conséquence l'introduction d'un champ (de jauge) électromagnétique qui véhicule et controle les interactions électromagnétiques entre charges. Ca s'appelle une théorie de jauge et c'est central en physique théorique (pas que particule, matière condensée aussi).

Mais je n'arrive pas trop à me représenter ce qu'est un changement de phase

les champs sont complexes, ils ont un module r et une phase p. Un changement de phase globale est l'operation p(x) -> p(x) + a, un changement local est l'opération p(x) -> p(x) + a(x).

[neutrino éléctronique]

OK, merci beaucoup pour ta réponse