Bonjour, je n'ai que quelques notions de chimie mais la composition de la matière m'intéresse. Comment peut-on arriver à des objets durs alors que les atomes sont presque complètement vide? Est-ce la quantité, la proximité ou la composition des atomes qui donne ces résultats?
On peut dire que la matière est faite de vide, en effet, avec de temps en temps de petits objets trsè denses, mais très rares. mais ces objets sont très encombrants.
Imagine un grope de sportifs un peu particuliers, qui se serqient spécialisés dans le maniement de la fronde. Pendant qu'ils font tourner leur fronde au-dessus de leur tête, il vaut mieux ne pas s'approcher d'eux. ils font le vide autour d'eux. Sur un terrain de football, les divers joueurs en exercice ne pourront pas être très nombreux. On ne doit pas pouvir en mettre plus d'ne centaine.
Alors que s'ils lâchaient leur fronde on pourrait mettre des milliers de personnes l'une à côté de l'autre sur le dit terrain de foot.
C'est la même chose avec les atomes. Sauf que rien ni personne ne parvient à empêcher les électrons de tourne autour du noyau.
La Physique des Particules est un domaine fantastique qui nous emmène dans un Univers à part entière, mais à une autre échelle.
Les Etres Humains, bien curieux dans le vrai sens du terme, semblent être le chaïnon intermédiare entre ces fractions de matières soumises à des Forces qui paraissent magiques, étranges (si l'on analyse l'éxpérience de nos sens) et l'Univers lui-même, le Cosmos que nous "connaissons ?", soumis également à des Forces mieux comprises par notre raisonnement, mais soumises à des irrégularités laissant un goût amer, une frustration non négligeable quant au côté scientifique et philosophiqe qu'il y a en chacun de nous.
Et même avec ces dimensions démeusurées, preque "infinies ?", les myriades d'astres géants parsemés à travers le quasi-vide (un atome d'hydrogène en moyenne par mètre cube, si si c'est très peu mais pas vide) ne sont que le fruit du travail intensif, quasi-perpétuel, des infimes particules à l'autre bout du spectre. La boucle est bouclée.
Je pense que toutes les Grandes Sciences se rejoignent à un moment donné. Une révolution importante va voir le jour dans quelques années ; nous n'aurons plus qu'à laisser notre curiosité s'enrichir des fabuleuses découvertes que nous ne soupçonnons pas encore. Nous allons vivre ce que l'Astronomie a connu grâce aux télescopes, vraies machines à remonter le temps, remontant le passé avec une puissance toujours plus grande (mais chère).
Les essais du LHC, le Grand Collisionneur de Hadrons au CERN, vont peut-être permettre de démontrer expérimentalement les théories qui patientent sagement dans la tête des physiciens.
Le Boson de Higgs, si cher aux conceptions élémentaires quant à la composition exacte ou presque de la matière...
Mais également l'étude approfondie des quarks (ces tous petits "grains" d'énergie qui font que mes doigts tapent sur les touches ces quelques phrases et permettent à vos yeux de les lire) grâce à une technologie innovatrice pour les meilleurs scientifiques aux quatre coins du Monde.
Les antiparticules également seront étudiées.
Puis une expérimentation, une amélioration de la Physique Quantique, si prometteuse.
Le génie de l'Homme n'est-il pas de prévoir et comprendre la complexité de ce qui l'entoure ? Non seulement il cherche à étudier ce qu'il a sous la main, mais mieux, il va imaginer via les mathématiques (toujours elles) quelque chose qui pourrait probablement exister.
Et si cette mystérieuse particule se dévoilait enfin dans cet accélérateur (le oui l'emporte sur le non a priori), cela couvrirait presque le toit de la 'maison' Physique des Particules et comblerait un vide mis en cause dans la grande partie des théories.
D'ailleurs, il faut reconnaître la motivation de représentants internationaux et surtout des européens qui ont fait pression pour 'enfin' construire l'accélérateur de demain.
L'Europe sera, avec le LHC implanté en Suisse (enfin, la circonférence de dizaines de kilomètres vient faire un passage à la frontière française), leader dans ce domaine des Sciences.
Sciences, justement, dont les recherches et financements sont bien trop souvent réservées aux bulldozers américains ! Nous pouvons être fiers de cette construction.
Pour revenir à la constitution de la matière, le chemin est long pour parvenir à mettre en oeuvre les ultimes théories qui complèteront à jamais l'ensemble de la physique.
Les progrès sont déjà formidables depuis plus d'un siècle, mais la patience est l'arme des chercheurs, car il faut du temps pour supplanter une génération d'outils et instruments de recherche.
Bref, la matière, si dense parfois et constituée de vide, mais un vide "énergétique", agissant selon les Forces Fondamentales qui dictent les règles que les particules doivent respecter. Des lois particulières, certes, mais tellement différentes de ce que l'on perçoit habituellement.
Il se passe des choses là-dessous, dans ce Monde si parfait, si éternel, dénué de "conscience?". Et toute cette horloge presque 'ésotérique' fait que des quarks (peut-être composés d'autres entités) de différentes "saveurs", mêlés à des antiquarks et des gluons, forment une pellicule (pas un objet figé) plus ou moins agrandie, mais toujours aussi minuscule, qu'on appelle proton ou neutron : ce sont les hadrons. Le proton (10E-15 mètres), cet animal étrange possède un facteur qui va révoltionner l'avenir et l'évolution de l'Univers. : il a une charge électrique, une énergie particulière.
(voir suite...)
(...suite)
Dans un proton, on trouve des quarks, des antiquarks et des gluons. Simplement il contient 3 quarks de plus que d'antiquarks : ce sont "les quarks de valence". Ils donnent au baryon sa charge électrique et ses autres nombres quantiques. Les autres quarks constituent "la mer quarks antiquarks" (Les gluons représentent 30 à 40% de l'énergie du proton).
A l'intérieur du champ clos du proton, les quarks se meuvent librement.
Ce n'est que lorsqu'ils tendent à s'écarter que les forces s'intensifient et les empêchent de s'éloigner.
On nomme cette propriété "liberté asymptotique". Cette liberté à courte distance est caractéristique de la théorie de Jauge de la couleur.
Comme ils sont porteurs de charges de couleur qu'ils font circuler entre les quarks, les gluons sont eux-mêmes sensibles à la force de couleur. Ils interagissent entre eux et forment une espèce de gelée de plus en plus rigide à mesure que croît l'énergie mise en jeu, ce qui cause le confinement des quarks.
(voir l'univers des particules de Michel CROZON).
Les nucléons sont toujours formés de 3 quarks. Proton, u + u + d, +2/3+2/3 -1/3 = +1. Neutron, u + d + d, +2/3 -1/3 -1/3 = 0.
Le quark top a été identifié en 1995 à Chicago.
C'était la dernière particule qui manquait aux douze constituant l'organisation ultime de la matière. La théorie de quarks est ainsi confortée après plus de vingt ans de traque dans les grands accélérateurs de particules (d'où l'importance du LHC).
Les quarks possèdent des charges électriques fractionnelles de +2/3 ou -1/3. Chaque quark à une "couleur" parmi 3 : Bleu, Vert ou Rouge. À chaque quark correspond un antiquark. Les quarks ne peuvent exister qu’en groupe. Avec 6 quarks, on pourrait obtenir 216 combinaisons de hadrons (les deux hadrons les plus populaires sont le proton et le neutron qui constituent le noyau).
Le liant, associé aux forces d'interaction forte, est appelé " champ gluonique et la particule de quantum de ce champ: " gluon ". Il y aurait 8 sortes de gluons, tous de masse nulle (pourquoi faire simple...).
L'hypothèse de l'existence de ces particules expliquent de nombreux phénomènes, bien qu'on ait jamais pu les observer. Voir (http://villemin.gerard.free.fr/Science/PaQuark.htm)
Bien ! Tout ce système, cette 'matrice', va amener le proton à rechercher une complicité avec une autre particule qui veut bien "s'accoupler" (décidément...) avec lui. Et il s'avère qu'il y a une infime particule (encore quelques échelles en dessous, si si y en a une !), ou plutôt un nuage d'énergie qui semble n'en faire qu'à sa tête : il s'agit de l'électron !
Sa "taille" est infiniment plus petite que le monstre proton, qui est de charge électrique positive. Mais la masse du proton n'empêche pas le véloce électron de briller d'un don qui procure également un atout indispensable : il a une charge électrique, mais une charge inverse, négative.
David est à même de combatrre à armes égales contre Goliath. Cela le différencie des autres particules neutres, importantes seulement pour leur masse et leur rôle plus "passif", et lui permet d'interagir avec son environnement, c'est-à-dire le proton (entre autres) et faire partie d'un ensemble équilibré régi par les lois de la physique.
L'électron sent qu'une force le malmène à chaque instant et le ballade autour du hadrons un peu partout à la fois. C'est à croire qu'il est timide et échappe au regard des Hommes qui l'espionnent et lui font subir des choix probabilistes.
L'atome le plus répandu dans l'Univers est l'hydrogène, sur le podium physique pas mal de fois : le plus répandu, le plus léger, le plus 'simple', ...
Il est donc constitué d'un proton et d'un électron. Cela fut l'atome le plus simple à créer pour la Nature. Puis d'autres viendront remplir la liste qui augmentera avec le temps. Le temps, cette 'dimension' qui est entrée dans les équations, comme une constante, et rappellent combien la Nature ne nous donnent que peu d'indices pour élucider ses mystères. Le temps, ce phénomène étrange qui donne un mal terrible aux membres de l'académie française, quand il est question de mettre une définition sur cet 'éther'.
Cette flèche qui ne cesse d'avancer, encore et encore, et qui paraît imperceptible et réelel à la fois.
Sous l'effet de la gravitation et des Forces exercées, dûe à l'accrétion des gaz en un point particulier de l'Univers, l'hydrogène va subir une nouveauté.
Bien que chargés positivement et se repoussant d'après la loi de Coulomb, deux noyaux peuvent se percuter et la collision peut entraîner une réaction de fusion nucléaire (si les noyaux se rapprochent à une distance inférieure ou égale à leur diamètre).
Ils forment alors un noyau plus lourd, en même temps qu'ils émettent un proton ou un neutron. La masse des constituants à la fin de la réaction est plus faible : l'énergie excédentaire est transmise à la particule émise sous forme d'énergie cinétique.
La température augmente considérablement et c'est l'embrasement de la matière. Avec le temps, d'autres éléments arrivent selon la disposition et l'énergie des particules. L'hélium arrive, puis des dizaines et des dizaines...
Ces éléments créés n'eurent pas le temps de s'ennuyer quand ils commencèrent à former des briques à proprement parler, les molécules, des meccano qui vont se complexifier grâce aux Forces de la Nature et... au temps ! Certains ont des préférences, ils font le tri parmi les autres éléments, et choisissent ceux qui les intéressent et avec qui ils vont pouvoir créer une évolution et un progrès majeur dans l'Histoire de l'Univers...
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L'éternité c'est long, surtout vers la fin... Woody Allen
Bravo, KarmaStuff. Tu deviens lyrique ! Je te félicite ! Mais ta prose confine au délire. Rien ne te retient. Quelle avalanche de mots ! In déluge !
Je te cite :
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Et même avec ces dimensions démeusurées, preque "infinies ?", les myriades d'astres géants parsemés à travers le quasi-vide (un atome d'hydrogène en moyenne par mètre cube, si si c'est très peu mais pas vide) ne sont que le fruit du travail intensif, quasi-perpétuel, des infimes particules à l'autre bout du spectre. La boucle est bouclée.
Je pense que toutes les Grandes Sciences se rejoignent à un moment donné. Une révolution importante va voir le jour dans quelques années ; nous n'aurons plus qu'à laisser notre curiosité s'enrichir des fabuleuses découvertes que nous ne soupçonnons pas encore.
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Tu devrais faire de la politique. Tu réussirais certainement fort bien. C'est très beau, ces "fabuleuses découvertes que nous ne soupçonnons pas encore", cette "boucle qui est bouclée"
Une seule question : crois-tu que ton interlocuteur te comprenne ?
Merci pour tes félicitations (?)Envoyé par moco
Je sais po ce qui m'a pris, j'ai eu un soudain besoin d'écrire, tu m'en voudras pas...
De la politique ? Non merci ! Mais quel mot spécifique ou quelle expression te permet d'émettre cette hypothèse ?
Je pense que le LHC va permettre une véritable révolution scientifique.
J'ai tenté d'être le plus concis et ludique possible (peut-être ai-je désiré aborder le domaine dans son ensemble, et exposer les fondements de chaque poupée russe de la matière).
Bref, ceci n'était en aucun cas une occasion pour en mettre plein la vue, mais sincèrement une rétrospective des découvertes scientifiques retranscrite très tard dans la nuit. Voilà...
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L'éternité c'est long, surtout vers la fin... Woody Allen
Merci aux personnes qui peuvent faire avancer ma compréhension. Karmastuff est généreux dans ses explications mais pour moi le mystère n'est pas résolu. Moco parle en langage plus imagé. Merci à vous deux pour vos efforts à enseigner à un néophyte.
Je vois assez un politicien articuler ces belles phrases devant une assemblée d'incompétents, comme à l'ONU, mettons. Il y a de quoi obtenir un tonnerre d'applaudissements.
Mais bon. je provoque, comme tu vois.
J'imagine un peu le pauvre petit lycéen, qui commence à étudier la notion d'atomes et de molécules, à qui le maître vient de dire que la matière est pleine de vide, qui ne s'en est jamais douté, et à qui tu parles de hadrons, de gluons. C'est l'horreur absolue.
Cela doit faire un peu comme si tu montrais un avion à un homme des cavernes, ou comme si tu parlais de Schrödinger à un enfant qui sue devant ses tables de multiplication.
Faire le parallèle avec l'ONU est, je pense, une extrapolation de ta part bien plus intensive que les miennes... Mais où est la limite dans l'imagination ? Même si certains thèmes abordés n'ont pas tous été compris par Bioche!, je ne le crois pas naïf ou idiot, et je le laisse rechercher dans un fameux outil, internet pour ne pas le citer, les expressions ou appellations qu'il n'aurait pu apprivoiser du premier coup...
Si mes messages l'ont fait un minimum avancer dans la compréhension de la matière, même très peu, le but recherché est accompli...
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L'éternité c'est long, surtout vers la fin... Woody Allen
Karmastuff, dans ton message (tellement long que tu as dû le scinder), tu pourras quand même remarquer que tu ne parles pas de la dureté de la matière... Bref, tu ne réponds pas à la question. Tu n'es pas obligé de repartir du Big-bang à chaque question.
Bioche!, ta question est particulièrement intéressante car elle oblige à défnir d'un point de vue microscopique des notions qui nous paraissent évidentes à notre échelle. Il faut voir ce qu'on appelle "dur" : cela revient à dire que deux objets ne peuvent pas s'interpénétrer, et on voit alors que même si la matière est composée à 99,9999...% de vide, les forces d'interaction sont telles qu'on ne pourra pas par exemple faire passer un électron entre un noyau et son électron. Je pense que Moco a fait une bonne métaphore avec son sportif muni d'une gigantesque fronde...
Encore une victoire de Canard !
Mouais, pas mieux...
Bonjour, je tente une explication...
Pourquoi la matière est-elle dure?
Posons le problème: si on prend un super-microscope, on ne voit quasiment que du vide et pourtant il n'y a que les fantômes qui passent à travers les murs! C'est donc qu'il se passe quelque chose de particulier entre, par exemple, ma main et la porte.
Mais pourquoi je ne peux pas passer ma main à travers la porte? Et bien, j'imagine que tu t'es déja amusé avec deux aimants (si ce n'est pas le cas, essaie!): dans un sens les deux aimants s'attirent, mais en tournant un seul des aimants, tu remarques qu'il se repoussent! Les physiciens parlent "d'interaction" magnétique (magnet, en anglais, ça veut dire aimant).
Quel rapport avec ma main et la porte? Et bien, tu auras compris que toutes les choses sont constituées de particules très petites (les atomes): la réponse est que tout se passe comme si ces atomes étaient de minuscules aimants qui se repoussent. En fait, les particules de ma main ne touchent jamais les particules de la porte! Mais comme ça se passe à des échelles très petites (environ un dix-millionième de millimètre= 0,000 000 01 mm), on ne s'en rend pas compte.
Voilà, j'espère que ça t'aidera un peu dans ta quête.
Bien à toi,
mb.
Les explications fournies par Coincoin et Martin Bird sont des hypothèses intéressantes et je vous remercie du temps consacré à tenter de vulgariser vos concepts scientifiques. Bioche!
