Particules de MAJORANA

[Gabriel]

Le Z° est-il une particule de Majorana ?
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[Karibou Blanc]

Le Z° est-il une particule de Majorana ?

Non, les particules de Majorana sont des fermions (spin 1/2) neutres. Le Z est certes neutre électriquement mais c'est un boson de jauge (spin 1).

[Seirios]

Bonjour,

Non, les particules de Majorana sont des fermions (spin 1/2) neutres. Le Z est certes neutre électriquement mais c'est un boson de jauge (spin 1).

Quelle est alors la définition rigoureuse d'une particule de Majorana ? Car sur le net, on trouve notamment la définition : "En physique des particules, une particule de Majorana est une particule qui est sa propre antiparticule", sans plus de précision.

Et dans ce cas, on pourrait dire que le photon est par exemple une particule de Majorana, ce qui est en contradiction avec ce que dis, puisque le photon est un boson...

[Karibou Blanc]

Je ne sais pas d'ou sort le terme de "particule" de majorana car en pratique ce qualificatif est réservé aux fermions. Un fermion de Majorana est un champ de spin 1/2 invariant (contrairement à un fermion de Dirac) sous la conjugaison de charge, le C de CPT, ce qui est une conséquence du fait que la charge électrique est nulle.
En gros pour les fermions il existe deux types de représentations selon qu'ils aient une charge électrique ou non par contre pour les bosons (scalaire ou vecteur) il n'y a qu'un type de rep (pour un spin donnée) meme si la charge est nulle. Donc je ne crois pas que ce terme puisse être utilisé pour les bosons.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seirios]

Donc le neutron est une particule de Majorana ?

[Karibou Blanc]

Donc le neutron est une particule de Majorana ?

Le neutron est une particule composite donc si tu veux l'étudier finement, il faut considérer les champs de quark (chargé) et de gluons (neutre mais bosons).
Néanmoins si tu es dans un régime d'énergie qui ne nécessite pas de trop rentrer dans le détail de la composition du neutron tu peux le représenter par un seul champ fermionique neutre et la tu as donc le choix entre un fermion de Dirac ou de Majorana.

A noter que fermion neutre n'est pas automatiquement un fermion de Majorana, tu peux avoir des fermions neutres de type Dirac, c'est juste qu'il y a deux facons de construire des fermions neutres (Dirac ou Majo) et une seule pour des fermions chargés (Dirac).

KB

[Seirios]

c'est juste qu'il y a deux facons de construire des fermions neutres (Dirac ou Majo)

Et si j'ai bien compris, ce qui va déterminer le fait que ce soit un fermion de Dirac ou de Majorana sera la valeur du spin de la particule. Si celui-ci vaut 1/2, alors ce sera un un fermion de Majorana, et s'il vaut une autre valeur, telle que 3/2, alors ce sera un fermion de Dirac.

Merci je pense avoir compris

[Karibou Blanc]

Et si j'ai bien compris, ce qui va déterminer le fait que ce soit un fermion de Dirac ou de Majorana sera la valeur du spin de la particule. Si celui-ci vaut 1/2, alors ce sera un un fermion de Majorana, et s'il vaut une autre valeur, telle que 3/2, alors ce sera un fermion de Dirac.

désolé mais non, ils ont tout les deux un spin 1/2 (je ne sais pas ce que ca devient pour les spins demi-entiers plus grand, 3/2,5/2....), ce qui les différencie c'est le comportement sous la conjugaison de charge, C.

[Seirios]

Mais si une particule est neutre, alors elle devrait le rester sous la conjugaison de charge, non ?

[mariposa]

Mais si une particule est neutre, alors elle devrait le rester sous la conjugaison de charge, non ?

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Oui, mais une particule neutre n'est pas nécessairement un fermion donc ne peut pas être représenté par un spineur de Majorana.

[Seirios]

Donc n'importe quel fermion de charges nulles (?) est une particule de Majorana ?

[invite8abc2fae]

Donc n'importe quel fermion de charges nulles (?) est une particule de Majorana ?

Pas exactement disons qu'un fermion de charge neutre est un fermion de Dirac ou de Majorana (Spineur de Weyl déguisé en Dirac).

[Seirios]

Mais quelle propriété déterminera son appartenance aux fermions de Dirac ou aux fermions de Majorana ?

Et puis, on dit qu'une particule est un fermion de Majorana si celle-ci est "un champ de spin 1/2 invariant sous la conjugaison de charge" (Karibou Blanc), mais cela doit s'appliquer égualement aux autres charges, comme la charge de couleur, ou la charge faible. Mais quand est-il de la masse ? Pourrait-elle être vu comme une charge de gravitation ?

[mariposa]

Mais quelle propriété déterminera son appartenance aux fermions de Dirac ou aux fermions de Majorana ?

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Archonon a donné une réponse très correcte, c'est une question de representation mathématique. C'est donc un peu technique. Ce langage est lié aux representations du groupe de Lorentz propre de la RR qui est SU(2)*SU(2) qui donne la forme des solutions possibles de l'équation de Dirac et donc des fermions.

Et puis, on dit qu'une particule est un fermion de Majorana si celle-ci est "un champ de spin 1/2 invariant sous la conjugaison de charge" (Karibou Blanc), mais cela doit s'appliquer égualement aux autres charges, comme la charge de couleur, ou la charge faible. Mais quand est-il de la masse ? Pourrait-elle être vu comme une charge de gravitation ?

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Cela ne concerne que la charge électromagnétique et donc pas les charges faibles et de couleur. Cela tiend au fait que particules et antiparticules possèdent par construction de TQC des charges Q opposées. En terme de groupe cela revient a tenir compte des propriétés du groupe U(1).
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Petite remarque supplémentaire. Les définitions concernant les spineurs concernent seulement les propriétés de transformation de ceux-ci dans des transformations de symétrie et donc n'ont aucun rapport avec les interactions entre fermions qui elles font référence aux trois types de charges.

[Gabriel]

Merci pour toutes vos réponses passionnantes qui répondent au passage à diverses questions que je me posai !
Je posais ma question initiale après avoir lu un article sur Ettore MAJORANA (1909-1938) mort dans des conditions mystérieuses qui me faisait penser à Evariste GALOIS mort à 20 ans dans un duel.

Les particules de majorana viennent sur le devant de la scène suite à l'expérience miniboone (voir article en page d'acceuil de futura-sciences) !

[Gabriel]

mais cela doit s'appliquer égualement aux autres charges, comme la charge de couleur, ou la charge faible. Mais quand est-il de la masse ?

Peut-être que dans l'avenir découvrira t'on une myriade de symétries dans l'univers ?

Et toutes ces symétries découlant d'une seule symétrie générale, un peu comme pour le groupe simple de Fischer-Griess, le plus grand des 23 groupes sporadiques simples ?
Si tel est le cas, les physiciens du futur auront du pain sur la planche, car ce groupe a environ 10 puissance 53 dimensions ! Et ses symétries se font sentir dans les 22 autres groupes sporadiques.
Mais les physiciens du futur auront des ordinateurs quantiques à leur service.

[Gabriel]

Mais quand est-il de la masse ? Pourrait-elle être vu comme une charge de gravitation ?

A mon avis, oui !
Surtout si la gravitation est transportée par des gravitons de spin égal à 2.
Par ailleurs, Laurence FORD a postulé qu'il existerait un univers miroir où l'énergie, et donc la masse, sont négatives.

1 électron de notre univers + 1 électron de l'univers négatif = RIEN !

Contrairement aux anti-particules de Dirac :
1 électron + 1 positron = 2 photons

D'après Laurence FORD, il est possible de créer de l'énergie négative dans notre univers, à condition de fournir un "intérêt quantique".
De même que lorsqu'on fait un emprunt à une banque, il faut rembourser le capital et les intérets.
(voir article dans la revue "La Recherche")