Instabilité particules élémentaires

[inviteff820487]

Bonsoir...

Sur le site personnel de Gilles Cohen-Tannoudji il est indiqué à cette page :

A l’exception des neutrinos, les particules de seconde et troisième génération sont instables, et se désintègrent rapidement en donnant naissance à des particules de première génération. C’est pourquoi on ne les observe pas dans la matière ordinaire. Dans le modèle du Big Bang, ces particules étaient présentes aux tous premiers instants de l’Univers. Selon certains modèles astrophysiques il pourrait y avoir des objets composés de telles particules. Les hadrons de seconde et troisième générations sont trop instables pour donner naissance à des édifices plus importants.

Est-il possible de préciser l'origine de cette instabilité ? Est-elle liée à une des caractéristiques (masse, charge, spin) des particules des 2ème et 3ème générations ?

Merci
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[invitea774bcd7]

C'est qui gilles ? Le frère de Claude ?
Son site Web fait mal aux yeux en tout cas

[invite9c9b9968]

Bonsoir,

Est-il possible de préciser l'origine de cette instabilité ? Est-elle liée à une des caractéristiques (masse, charge, spin) des particules des 2ème et 3ème générations ?

Merci

Quand on parle d'instabilité, on parle de possibilité de désintégration d'une particule. Donc on parle d'un phénomène du type X -> Y Z .. où X est la particule initiale, et Y, Z, etc... sont les particules finales issues de la désintégration.

Donc une première condition, nécessaire à une désintégration, c'est que la masse de la particule X soit suffisamment élevée par rapport aux masses des particules Y et Z.

Ensuite, il faut que l'interaction entre X, Y et Z puisse exister, sinon bien sûr il n'y a aucun moyen de médier la désintégration

On voit donc que les conditions de stabilité (ou de manière complémentaire d'instabilité) sont liées à toutes les caractéristiques de X : sa masse, son spin (les interactions peuvent être spin-dépendantes), ainsi que toutes les autres charges quantiques qui caractérisent l'intensité de l'interaction de la particule X avec les autres particules (charge électrique, charge faible pour l'interaction faible, charge de couleur pour l'interaction forte).

Pour donner un exemple pratique, la désintégration du muon est possible via un processus du type



car entre autre la masse du muon est supérieure à la masse de l'électron, et que les interactions et existent (il y a échange de boson W dans le processus)

[inviteff820487]

C'est qui gilles ? Le frère de Claude ?

Tout à fait http://fr.wikipedia.org/wiki/Gilles_Cohen-Tannoudji

Quand on parle d'instabilité, on parle de possibilité de désintégration d'une particule. Donc on parle d'un phénomène du type X -> Y Z .. où X est la particule initiale, et Y, Z, etc... sont les particules finales issues de la désintégration.

...

car entre autre la masse du muon est supérieure à la masse de l'électron, et que les interactions et existent (il y a échange de boson W dans le processus)

Merci beaucoup pour cette réponse détaillée qui va (bien) au-delà de mes compétences... il va falloir que je m'accroche...

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteca4b3353]

il va falloir que je m'accroche...

Pour completer la reponse, la raison profonde est assez universelle en physique : un système physique tentera par tous les moyens possibles de minimiser son énergie. Et la masse est une forme d'énergie comme les autres, donc si une particule lourde peut se désintégrer en plusieurs particules plus légères (et plus rapides, il y a quand meme conservation de l'énergie au cours de la désintégration) et qui seront freinées par la suite (ou bien se désintégreront à leur tour, etc...), alors elle le fera un temps plus ou moins long qui dépend de beaucoup de choses. En ce sens, le système initial à perdu de l'énergie. C'est l'analogue quantique d'une balancoire qui cesserait d'osciller en "frottant" sur l'air (et eventuellement sur l'axe de rotation) et transmettant son énergie sous forme de vibrations accoustiques. D'un point de vue quantique tu pourrais dire que l'oscillation de la balancoire s'est désintégrée en vibrations accoustiques.

[inviteff820487]

Bonsoir,

Quand on parle d'instabilité, on parle de possibilité de désintégration d'une particule.
...
On voit donc que les conditions de stabilité (ou de manière complémentaire d'instabilité) sont liées à toutes les caractéristiques de X : sa masse, son spin (les interactions peuvent être spin-dépendantes), ainsi que toutes les autres charges quantiques qui caractérisent l'intensité de l'interaction de la particule X avec les autres particules (charge électrique, charge faible pour l'interaction faible, charge de couleur pour l'interaction forte).

Pour completer la reponse, la raison profonde est assez universelle en physique : un système physique tentera par tous les moyens possibles de minimiser son énergie.

J'ai trouvé ceci (dans EU) :

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Présentation générale

Ces fermions sont les briques élémentaires du monde ; mais ce ne sont pas les seules particules élémentaires.
Lorsque les particules interagissent entre elles, on voit apparaître de nouveaux quarks et de nouveaux leptons. Les quarks ont des interactions fortes : c'est par leur intermédiaire qu'ils se lient en hadrons, comme le proton et le neutron. C'est le cas de l'électron qui est un des leptons chargés. Il existe aussi des leptons neutres. Ce sont les neutrinos. Tous ces quarks et ces leptons sont autant de particules élémentaires reconnues aujourd'hui comme telles. Certes, les nouveaux quarks et les nouveaux leptons chargés ne sont pas stables. Lorsqu'ils sont produits au cours de collisions entre particules stables, ils se désintègrent rapidement en donnant les quarks u et d ou l'électron e, qui sont tous de plus faibles masses. On ne saurait cependant les considérer comme des systèmes composites, construits à partir de leurs produits de désintégration. Cela ne permet pas de comprendre leurs propriétés spécifiques : ils nous apparaissent comme élémentaires.

Je ne pas certain d'avoir compris... le cas des particules élémentaires instables est donc particulier ?

Ne peut-on pas envisager que les conditions de stabilité d'une particule soient (également) liées aux "paramètres de son environnement" ?

Pour essayer d'être plus clair... dans le modèle du Big Bang, et dans la chronologie d'apparition des 2ème et 3ème familles, celles-ci seraient-elles restées stables si le Big Bang avait stoppé son expansion aux instants de leurs émergences ?

Si oui, quelles seraient alors la ou les "paramètres environnementaux" à même de satisfaire la stabilité des particules ?

Merci

[invite9c9b9968]

Hello,

Non non il n'y a pas d'environnement ni rien

Ce que tu as relevé en gras est normalement fait pour justement éviter toute confusion mais j'ai l'impression que cela en a rajouté

Ce que signifie la partie en gras c'est que ce n'est pas parce qu'une particule X peut se désintégrer en Y et Z que X était composé de Y et de Z.

[inviteca4b3353]

Ce que signifie la partie en gras c'est que ce n'est pas parce qu'une particule X peut se désintégrer en Y et Z que X était composé de Y et de Z.

Et en sens l'analogie de la balancoire que j'ai péniblement essayé de donner (et qui est passée très facilement inapercue) en est une parfaite illustration.

[inviteca4b3353]

le cas des particules élémentaires instables est donc particulier ?

Je dirais plutot le contraire, mais ce n'est pas si important que ca.

[KLOUG]

bonjour

C'est qui gilles ? Le frère de Claude ?
Son site Web fait mal aux yeux en tout cas

Oui ! Il travaillait au CEA à la direction des sciences de la matière.
je n'ai pas vu son site encore.

KLOUG

[inviteb38cd986]

Hello,

Non non il n'y a pas d'environnement ni rien

Ce que tu as relevé en gras est normalement fait pour justement éviter toute confusion mais j'ai l'impression que cela en a rajouté

Ce que signifie la partie en gras c'est que ce n'est pas parce qu'une particule X peut se désintégrer en Y et Z que X était composé de Y et de Z.

je pense pour ma part que la notion de particule n' a pas de sens ou plutot le terme est inaproprié
lorsqu'on "descend" au plus frofond de la matiere ,on ne trouve que des champs ,ce que decrit le formalisme de chromodynamique quantique
les aprticules ne seraient donc que des champs comme l'energie est un champ electromagnetique qui se propage sauf qu'ici il s'agit de champ de "matiére"
Mon idée est que matiere et energie seraient en definitive la meme chose ,la matiere etant une forme particuliere de l'energie ,
les particules seraient des oscillations circulaires de l'espace temps
comme la lumiere est une oscillation lineaire
(il faut imaginer une onde electromagnatique d'eenrgie qui se replie sur elle meme à la vitesse de la lumiere )
une sorte de tourbillon d'energie
on imagine l'intensite incroyable du champ electro magnetique generé
ainsi qu'un champ gyroscopique (et les forces associées !)
Dans ce systeem ,c'est le rayon de l'onde qui caracterise la "particule"
celui ci devant evidemment etre le plus petit possible pour etre stable
,les tourbillons se desintegrants en tourbillons plus petits avec
de temps en temps de l'eenrgie liberee qui "s'echappe " (des photons) comme le principe de la fronde
La matiere ne serait en definitive qu'un incroyabble enchevetrement de ces tourbillons , maintenu en equilibre par l'interaction des forces
qu'ils generent

[invite60be3959]

sur quoi basez-vous cette idée ? pas sur une intuition j'èspère (mais par une expérience ou des calculs théoriques)

[invite7ce6aa19]

je pense pour ma part que la notion de particule n' a pas de sens ou plutot le terme est inaproprié
lorsqu'on "descend" au plus frofond de la matiere ,on ne trouve que des champs ,ce que decrit le formalisme de chromodynamique quantique
les aprticules ne seraient donc que des champs comme l'energie est un champ electromagnetique qui se propage sauf qu'ici il s'agit de champ de "matiére"

Bonjour,

le concept de particules perdure au niveau "fondamental "mais il ne s'agit plus de boules mais d'autre chose.

Au niveau fondamental on part de champs classiques (comme les équations de Maxwell) qui après quantification donne des niveaux d'énergie équidistants (voir quantification de l'oscillateur harmonique). aux niveaux que l'on appelle excitations élémentaires correspond les particules élémerntaires. Ainsi le champ électronique de Dirac excité au niveau 3 décrit 3 électrons.

C'est pourquoi on dit que les particules sont des excitations élémentaires du vide. Le vide étant l'état de plus basse énergie (comme le niveau fondamental d'un atome).

a partir du concept de particules élémentaires on sait reconstruire les grandeurs classiques comme les champs classiques et les particules classiques.

[inviteff820487]

Et en sens l'analogie de la balancoire ...qui est passée très facilement inapercue.

Non, non, j'ai bien retenue la métaphore

Je dirais plutot le contraire, mais ce n'est pas si important que ca.

Là j'aurai (à nouveau) besoin d'aide

[inviteff820487]

sur quoi basez-vous cette idée ? pas sur une intuition j'èspère (mais par une expérience ou des calculs théoriques)

Les intuitions ne sont-elle pas, bien souvent, prémices des idées

[inviteb38cd986]

Bonsoir,




J'ai trouvé ceci (dans EU) :


Je ne pas certain d'avoir compris... le cas des particules élémentaires instables est donc particulier ?

Ne peut-on pas envisager que les conditions de stabilité d'une particule soient (également) liées aux "paramètres de son environnement" ?

Pour essayer d'être plus clair... dans le modèle du Big Bang, et dans la chronologie d'apparition des 2ème et 3ème familles, celles-ci seraient-elles restées stables si le Big Bang avait stoppé son expansion aux instants de leurs émergences ?

Si oui, quelles seraient alors la ou les "paramètres environnementaux" à même de satisfaire la stabilité des particules ?

Merci

salut
connait-on la nature de cette interaction ou en a-t-on une idée?

[invite9c9b9968]

salut
connait-on la nature de cette interaction ou en a-t-on une idée?

Les desintegrations se font par interactions faible et forte principalement.

Là j'aurai (à nouveau) besoin d'aide

Il y a plus de particules elementaires instables que de particules elementaires stables

[inviteff820487]

salut
connait-on la nature de cette interaction ou en a-t-on une idée?

Salut...

Personnellement, je n'en suis qu'au niveau... intuitif...

Pour essayer de reformuler, plus simplement, peut-être , mon interrogation... pourquoi les particules massives ne sont-elles pas stables dans les conditions de notre environnement ? Que faudrait-il pour qu'elles le soient ?

Mon idée est que matiere et energie seraient en definitive la meme chose, la matiere etant une forme particuliere de l'energie

Le principe d'équivalence masse-énergie dans E=mc2, en considérant la masse comme caractéristique de la matière, cela n'est pas un peu du même ordre conceptuel ?

[JPL]

Modération pour AZX31

Rappel de la charte du forum :

Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

[inviteff820487]

Il y a plus de particules elementaires instables que de particules elementaires stables

Euh... il me semble qu'une particule instable ne peut pas être considérée comme élémentaire...
Dans l'extrait :

Certes, les nouveaux quarks et les nouveaux leptons chargés ne sont pas stables. Lorsqu'ils sont produits au cours de collisions entre particules stables, ils se désintègrent rapidement en donnant les quarks u et d ou l'électron e, qui sont tous de plus faibles masses. On ne saurait cependant les considérer comme des systèmes composites, construits à partir de leurs produits de désintégration. Cela ne permet pas de comprendre leurs propriétés spécifiques : ils nous apparaissent comme élémentaires

... n'est-il pas indiqué que, bien qu'instables, et pour cas particulier, les familles 2 et 3 des quarks/leptons sont des (les seules ) particules instables à pouvoir être considérer comme élémentaires ?

Ou alors, le sens de votre remarque :

Il y a plus de particules elementaires instables que de particules elementaires stables

est que l'on a :
- d'un côté les 8 particules élémentaires instables des 2ème et 3ème famille quarks/leptons
- de l'autre côté les 4 particules élémentaires stables de la 1ère famille ?

Merci

[inviteff820487]

Modération pour AZX31

Rappel de la charte du forum :
Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

Bien que n'étant pas destinataire, je me permets...

Je ne suis pas un spécialiste en épistémologie, mais le cheminement de la Science, n'est-il pas, bien souvent :
idée (intuitive )--> théorie --> expérimentation/formalisation mathématique ?

Merci

[invite9c9b9968]

Les idees ne viennent pas de nul part.. Enfin bref.

Je te suggere Locaterre de reprendre la discussion a zero, manifestement tu n'as pas compris ce que Karibou et moi avons deja dit ; notamment tu n'as pas compris son analogie avec la balancoire donc je te suggere de bien la relire et de bien y reflechir

[JPL]

Je ne suis pas un spécialiste en épistémologie, mais le cheminement de la Science, n'est-il pas, bien souvent :
idée (intuitive )--> théorie --> expérimentation/formalisation mathématique ?

Bien sûr : oui pour un scientifique qui connaît le domaine à fond. Mais ici on a un discours qui commence par

je pense pour ma part

et qui se continue par des "hypothèses" montrant que leur auteur n'est vraiment pas au niveau requis pour légitimer un tel type de démarche.

Au fait, pour les tourbillons, voir Descartes

[inviteff820487]

Je te suggere Locaterre de reprendre la discussion a zero, manifestement tu n'as pas compris ce que Karibou et moi avons deja dit ; notamment tu n'as pas compris son analogie avec la balancoire donc je te suggere de bien la relire et de bien y reflechir

J'avoue être un peu déconcerté par ta remarque... il me semblait que mes interventions s'inscrivaient dans le fil des vôtres ?

Décidemment quelque chose doit m'échapper...

Encore merci

[stefjm]

Bien que n'étant pas destinataire, je me permets...
Je ne suis pas un spécialiste en épistémologie, mais le cheminement de la Science, n'est-il pas, bien souvent :
idée (intuitive )--> théorie --> expérimentation/formalisation mathématique ?

Je dirais plutôt :
Mesure, adimensionnement, corrélation, théorisation, prédiction et on recommence.

L'intuition a parfois besoin d'être recadrée par la réalité physique.

[inviteb38cd986]

Bien sûr : oui pour un scientifique qui connaît le domaine à fond. Mais ici on a un discours qui commence par

et qui se continue par des "hypothèses" montrant que leur auteur n'est vraiment pas au niveau requis pour légitimer un tel type de démarche.

Au fait, pour les tourbillons, voir Descartes

Ce sont les hypothéses qui font avancer la science en ouvrant la voie à d'autre pistes si je puis dire dans le rercherche de la connaissance
et il me semble que toute hypothese doit etre recevable meme émanant d'un profane ,la science n'est pas reservée à une communauté réduite de personnes qui detiendraient le savoir absolu !
En l'occurence on ne sait pas grand chose de la realité physique qui nous entoure et je fait partie de ce on.
Maintennant ,plutot qu'un debat sur la forme qui n'a que peu d'interet
j'aurais préféré sans doute debattre sur le fond mais je m'apperçois que ce n'est pas possible içi et je le regrette

[inviteb38cd986]

"Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient-ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions."

mes "vagues suppositions" s'appuient sur la nature du rayonnement electromagnetique ainsi que sur la correlation entre l'energie et la longueur d'onde en extrapolant en qq sorte cette relation. Elles s'appuient d'autre part sur le constat de la nature des mouvements dans l'univers essentiellement
circulaire ou spherique formés de systemes " tournant" autour d'un centre
Elle s'appuie enfin sur l' etrange ressemblance entre particules et antiparticules
qui ne divergent que par leur parité :
"L'existence d'anti-particules est une propriété générale aussi bien des fermions que des bosons. L'anti-particule a la même masse que sa particule correspondante mais une charge (électrique, saveur, couleur) et un moment magnétique opposé. Les fermions et les anti-fermions ne peuvent être créés ou annihilés que par paire pour satisfaire à la règle de conservation du nombre de fermions, comme par exemple la création dans le milieu d'une paire électron-positron par matérialisation d'un photon : ou l'annihilation d'une paire électron-positron pour former un photon :




Cette règle de conservation ne s'applique pas aux bosons.
Une dernière quantité caractérise un système de particules, la parité. La parité d'un système est définie positive si sa fonction d'onde ne change pas de signe par une symétrie de réflexion et négative si la fonction d'onde change de signe. Pour un système de moment angulaire orbital l, la parité est égale à .-1/l
Le concept de parité a été généralisé à la mécanique quantique relativiste et une parité intrinsèque est attribué aux particules élémentaires. Les bosons et anti-bosons ont la même parité intrinsèque alors que les fermions et anti-fermions ont des parité opposées. "
Il s'agit d'essayer de donner une interpretation physique à ces faits scientifiques
interpretation qui puisse etre coherente avec un ensemble de faits ,ce que je ne demontre pas par ailleurs , et je le conçois fort bien puisse etre fausse
Mon but etant de susciter un debat d'idées pas de prouver quoi que ce soit

[invite9c9b9968]

En l'occurence on ne sait pas grand chose de la realité physique qui nous entoure et je fait partie de ce on.

Il y en a qui en savent un peu plus, et surtout qui savent faire preuve d'humilite et par la meme se rendent compte qu'il faut deja etudier et comprendre ce que l'on sait de la physique avant de raconter des aneries...

Pour l'instant tu ne rentres pas dans cette categorie de personne et ce que tu racontes n'a aucun sens physique.

j'aurais préféré sans doute debattre sur le fond mais je m'apperçois que ce n'est pas possible içi et je le regrette

Pour debattre sur le fond, encore faudrait-il qu'il y en ait, de fond. La il n'y a que du vent.

[JPL]

il me semble que toute hypothese doit etre recevable meme émanant d'un profane

Non.

la science n'est pas reservée à une communauté réduite de personnes qui detiendraient le savoir absolu !

Si, en raison de sa spécialisation actuelle.

[stefjm]

Non.
[...]
Si, en raison de sa spécialisation actuelle.

Ca me rappelle le fonctionnement d'une secte.
Le scientifique ne détient pas le savoir absolu. Si c'était le cas, je m'en serais rendu compte...