D'où vient ceci - et comment en sommes-nous sûrs (si c'est le cas)

[invite62588872]

Bonjour,

je tiens tout d'abord à préciser que je n'y connais pas grand chose en physique des particules, en-dehors de cours de secondaire, de lectures de vulgarisation scientifique et de surfs sur le web.

En surfant rapidement sur Wikipedia d'article en article sur les particules telles que les quarks, leptons, muons, hypérons, excitons, magnons, phonons, plasmons et autres polaritons, j'ai fini par me demander avec tout ce paquet énorme d'infos si toutes ces particules sortent plus des maths ou de l'observation, et en quelles proportions.

Quand je lis par exemple la description du "Pion" (qui ne fait que 10 lignes, allez-y! ), je me pose quelques questions.. Si vous savez y
répondre de façon tres simple (je n'ai pas besoin de démonstrations mathématiques par exemple hehe, j'essaye juste de savoir par quels moyens on en est arrivés là) je serais ravi

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pion_(particule)

Je cite :

"Les pions π+ et π-se désintègrent majoritairement (99,98770%) selon les processus : ..."
Ce pourcentage (et le même genre de pourcentage pour les autres particules) sort-il de théories mathématiques ou d'observations? Si il sort d'observations, je suppose que ce serait dans un accélérateur de particules ou.. ?

"Les pions sont 270 fois plus lourds que les électrons."
Comment faisons-nous pour peser un électron, mais surtout un pion? En convertissant son énergie en masse avec e=mc² ? Je sens que je dis de grosses bêtises là Mais si c'est bien ça, comment peut-on trouver son énergie avec précision (concretement) ?

"Il existe trois catégories de pions, selon leur charge :
Chargé positivement (π+), composé d'un quark up et d'un anti-quark down :......."
Comment peut-on vérifier cela ? Pas avec un appareil photo je suppose... Mathématiques ou observations ? Si observations, quelle genre ?

"Les nucléons (protons, neutrons) échangent des pions, ce qui permet la cohésion du noyau atomique"
Même chose.. Maths, observations, les deux dans quelles proportions ? Comment peut-on prouver qu'un pion permet bien cette cohésion ? Je suppose qu'on n'en a jamais retiré un avec une pince à épiler pour voir ce qui se produit : >


Si on se base sur les observations, comment s'assure-t-on que ce qu'on voit n'est pas l'effet d'une autre particule ou d'un autre phénomene psysique ? Par exemple pour la mesure d'un pion.
Et si on se base sur les mathématiques, peut-on être surs que nos formules sont justes si, pour nous aider à vérifier concretement, les observations ne sont pas 100% fiables ?

A quel point sommes-nous certains que ces particules existent vraiment ? Certaines d'entre-elles (en-dehors du graviton et du boson de higgs) existent-elles uniquement par les mathématiques ?

On sait que l'on découvrira probablement de nouvelles particules dans les années qui suivent, mais des particules telles que le pion risquent-elles de disparaître des bouquins pour être remplacées par d'autres, ou sommes-nous sur qu'elles existent à 100%, tout comme nous somme surs que 1+1 = 2 ?


Merci beaucoup pour vos éclaircissements !
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[FC05]

Pour les pions, il me semble qu'on les voit dans les chambres à bulle.

[invite60be3959]

Je cite :

"Les pions π+ et π-se désintègrent majoritairement (99,98770%) selon les processus : ..."
Ce pourcentage (et le même genre de pourcentage pour les autres particules) sort-il de théories mathématiques ou d'observations? Si il sort d'observations, je suppose que ce serait dans un accélérateur de particules ou.. ?

Salut,

ce pourcentage est déduit d'une grande série de mesure, ce qui permet une erreur statistique très faible et ainsi donné un taux de branchement (c'est le nom de ce pourcentage) si précis. On peut également le calculer. Le résultat se présente majoritairement sous forme d'une "section efficace" qui est en unité de surface. Si tu divises cette section par 4pi (surface d'une sphère unité) tu obtiens le taux de branchement.

"Les pions sont 270 fois plus lourds que les électrons."
Comment faisons-nous pour peser un électron, mais surtout un pion? En convertissant son énergie en masse avec e=mc² ? Je sens que je dis de grosses bêtises là Mais si c'est bien ça, comment peut-on trouver son énergie avec précision (concretement) ?

les connaissance théoriques permettent bien souvent d'établir un protocole de mesure qui va définir comment mesurer telle ou telle quantité de façon plus moins indirecte. Pour la masse de l'électron regarde ici par exemple : http://owl-spip.ch/spip.php?article550

"Il existe trois catégories de pions, selon leur charge :
Chargé positivement (π+), composé d'un quark up et d'un anti-quark down :......."
Comment peut-on vérifier cela ? Pas avec un appareil photo je suppose... Mathématiques ou observations ? Si observations, quelle genre ?

Les deux ! En effet seul une interaction forte (!) entre théorie et pratique permet de s'assurer de bon nombre de chose (même si l'on est jamais sûr de rien). La charge du pion, ça c'est très facile, il suffit de voir dans quel sens il tourne dans un champs EM (force de Lorentz). Après pour ses composants, on établie un modèle de quarks constituants. Ensuite, par exemple, on envoie des électrons de grande énergie sur les pions et l'on peut alors sonder "l'intérieur" du pion( "Deep inelastic scaterring"). En détectant les produits de désintégration de la réaction on est capable de connaître la nature des constituants du pion, comme leur charge, leur énergie de liason, etc,... Si le modèle théorique reproduit très bien les données expérimentales alors il y a de grandes chances que ce modèle soit le bon. Du moins pour un moment !

"Les nucléons (protons, neutrons) échangent des pions, ce qui permet la cohésion du noyau atomique"
Même chose.. Maths, observations, les deux dans quelles proportions ? Comment peut-on prouver qu'un pion permet bien cette cohésion ? Je suppose qu'on n'en a jamais retiré un avec une pince à épiler pour voir ce qui se produit : >

C'est un modèle encore, mais qui marche ! On l'appel le modèle de Yukawa. Même si ce modèle est approximatif, il donne de très bon résultats et donc c'est une bonne façon de voir les choses. Comment sait-on si le modèle marche ? En général il permet de déduire certaines quantités mesurables, et on compare donc avec les mesures, c'est tout ! Pour plus d'info voir ici :http://www.sciences.ch/htmlfr/physat...ntchamps01.php (ne fait pas attention au calculs, lis simplement le texte)

Si on se base sur les observations, comment s'assure-t-on que ce qu'on voit n'est pas l'effet d'une autre particule ou d'un autre phénomene psysique ? Par exemple pour la mesure d'un pion.
Et si on se base sur les mathématiques, peut-on être surs que nos formules sont justes si, pour nous aider à vérifier concretement, les observations ne sont pas 100% fiables ?

A quel point sommes-nous certains que ces particules existent vraiment ? Certaines d'entre-elles (en-dehors du graviton et du boson de higgs) existent-elles uniquement par les mathématiques ?

On sait que l'on découvrira probablement de nouvelles particules dans les années qui suivent, mais des particules telles que le pion risquent-elles de disparaître des bouquins pour être remplacées par d'autres, ou sommes-nous sur qu'elles existent à 100%, tout comme nous somme surs que 1+1 = 2 ?

Comme tu as dû le comprendre maintenant, rien n'est sûr à 100% en physique des particules, ni les mesures et encore moins les modèles théoriques. Pour les mesures, il y a toujours un résidu d'erreur statistique et systématique(due à l'appareil de mesure qui ne peut jamais être parfait). Pour les modèles, on se satisfait tant qu'il y a un bon accord théorie-expérience, mais si un nouveau modèle colle encore mieux avec les mesures alors il deviendra le nouveau référent.
Mais pas de panique, en général la conception des choses n'est pas totalement bouleversée(presque parfois!) après l'apparition d'un nouveau modèle. La relativité général à quasiment complètement bouleversé la vision de la gravitation, mais ce n'est pas pour ça que la gravitation de Newton ne marche plus et ne vaut rien. On s'en sert encore beaucoup pour effectuer des calculs de trajectoires de satellites et autres. C'est simplement une vision un peu simpliste des choses, mais beaucoup plus intuitive que la RG, normal donc qu'on l'ai trouvé avant.


En résumé la perfection ça n'existe pas ! La vérité totale non plus ! C'est sont des choses indispensable à savoir lorsque l'on fait de la recherche.

[invite62588872]

Merci pour les clarifications !

Ca me conforte dans l'idée que j'avais que les modèles et formules que nous avons aujourd'hui sont la représentation la plus proche de la réalité que les humains ont réussi à obtenir en 2009.. Et que ceci continuera à évoluer.

Ces infos ne sont pas donc "vraies" ou "fausses", elles sont ce qu'il ya de plus précis pour notre époque actuelle, et continueront leur évolution au fil du temps. Faute de mieux, on se contente de ça, et c'est déjà extrêmement bien comme ça !

Tout de même, vivement dans 10 000 ans pour voir où nous en serons (ah damnit je ne serai probablement pas là pour voir ça).

Encore merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

(ah damnit je ne serai probablement pas là pour voir ça).

Là par contre, c'est sûr, tu ne SERAS pas là pour le voir, il n'y a aucun doute à avoir.

[Pio2001]

Les théories peuvent être bouleversées, mais les phénomènes restent les mêmes.
Prenons les électrons. Ils ont une existence très concrète. Ils constituent le faisceau cathodique des vieux téléviseurs, et permet de créer l'image sur l'écran.
Avant de connaître leur nature, on les appelait "rayons béta". On ne savait pas que c'étaient des électrons, mais on les voyait déjà.

Un jour peut-être que les pions ne seront plus considérés comme des pions, mais ils existeront toujours et continueront de tourner dans les champs électromagnétiques. Ca c'est sûr.