Les bosons W, Z...

[invite2bfc8d3a]

Bonjour!

Qui peut m'aider à comprendre ce que sont exactement les bosons??? Particules ou non?? En particulier, les bosons W et Z, responsables de la force faible... Théorie (outil mathématique) ou réalité concrète??

Merci!
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

changer de couleur ne va pas cacher le fait que tu as ouvert la meme discussion a quelques minutes d'intervalle, ce que tu t'es engagee a ne pas faire en signant la charte d'utilisation du forum.

Cela ne va pas non plus te permettre d'obtenir une reponse plus rapidement.

Peut-etre peux-tu commencer par nous dire quel est le contexte dans lequel tu poses cette question ? A quel niveau souhaites-tu que l'on te reponde ?

[invite2bfc8d3a]

Bonjour Humanino!

Loin de moi l'idée de vouloir transgresser telle ou telle charte!! Je suis simplement perdue: ce sont mes 1ers messages et je ne dois pas être très ... douée...!!!
Je voulais simplement changer le titre de mon message (tu as remarqué??)... Je ne souhaitais pas que l'on me réponde sur le thème du "boson de Higgs"... puisque lui, personne ne l'a encore trouvé!
Quant à la couleur de mon 2ème message, elle ne sert pas à cacher mon... crime (!!) puisque je ne savais même pas que j'en commettais un!!!! J'aime changer la police, la couleur...!! Un peu de douceur dans ce monde...!!!

Plus sérieusement, j'aimerais en savoir plus sur ces bosons (particules ou pas??); en fait, je ne souhaite pas une explication très théorico-mathématique (!)... Je bloque à ce niveau-là des mathématiques!!
Je suis allée sur les sites du CERN, du CEA, etc...
J'aimerais d'autres explications, c'est tout! Une très bonne vulgarisation, mais qui ne m'oblige pas à accepter trop de concepts inconnus de moi... si c'est possible...
Merci quand même de m'avoir répondu...

[Gilgamesh]

Un repost pour t'expliquer déjà ce que c'est qu'un boson.

Donc oui, c'est une particule.

Il y'a deux grandes classes de particules, les bosons et les fermions. Et pour essayer de t'expliquer la différence entre les deux, on va essayer avec un concept simple de math de terminal : la parité des fonctions.


Commençons par une expérience de pensée. Soit 2 particules identiques, Alice et Alice. Note bien : Alice et Alice, non pas Alice et Bob, comme c'est l'usage, car le point important de cette expérience de pensée c'est que les particules doivent rester indiscernables. Rigoureusement. Comme deux électrons, par exemple ou deux photons. Si un petit génie s'amusait au même moment à intervertir les positions respectives de tous les électrons et de tous les photons de l'Univers que devrait il en résulter ? La réponse est intuitive : rien ! L'expression mathématique de cette exigence de symétrie est très contraignante.

Revenons à Alice et Alice. Elles sont séparées de la distance d. Si d est petit, je dois tenir compte du fait qu'à cause de l'indéterminisme quantique je ne peux absolument pas garantir qu'au bout d'un temps T Alice n'aura pas échangée sa place avec Alice et vice versa. Or, il ne doit rien en résulter.

Pour décrire mes Alices je me sert d'une fonction mathématique appelée amplitude (notée usuellement Psi). Mathématiquement c'est un nombre complexe de la forme exp(i.alpha) avec i tel que i²=-1 et alpha un angle (en radian). Mais peu importe. Le point est que :

1/ en mécanique quantique les fonctions d'onde de particules indiscernables s'additionnent. De ce fait, la fonction d'onde décrivant l'état : "Alice est distante de x de Alice" est une fonction d'onde. Notons la Psi Alice-à-côté-d'Alice ou plus compacte : Psi'

2/ Ce qui est observable physiquement c'est la détection des particule et que celle ci s'exprime de façon probabiliste, c'est à dire sous la forme d'un réel compris entre 0 et 1.

3/ Cette probabilité s'obtient en portant le module de mon nombre complexe au carré P=|exp(ia)|²

Quelle forme dois-je donner à ma fonction d'onde Psi' ? C'est là que les athéniens s'atteignent et que le boson se distingue du fermion.

Divisons l'intervalle d en 2 parties. d = 2x:

Alice .------ —x ----0---- +x ------. Alice

une Alice en -x (par rapport à l'origine 0), l'autre en +x

Mon exigence d'interchangeabilité s'exprime ainsi : il faut que [Psi'( - x)]² = [Psi'(x)]²

qui se traduit ainsi : amplitude que Alice est en -x et Alice en x = amplitude que Alice soit en x et Alice en -x

Bon et alors ? Alors, j'ai DEUX solutions :

Psi'( - x) = Psi'(x) --> fonction PAIRE (comme la fonction x²)
Psi'( - x) = - Psi'(x) --> fonction IMPAIRE (comme la fonction x³)

Il se trouve que Dame Nature emploie les deux...

La fonction PAIRE pour les BOSONS
(particule de spin entier : -1, 0, 1...)
exemple : le photon

La fonction IMPAIRE pour les FERMIONS
(particule de spin demi-entier : -1/2, +1/2...)
exemple : l'électron


Dessiner cela...


En ASCII l'AMPLITUDE (Psi') du bidule donne quelque chose comme ça :

BOSON (fonction paire)
 
         /!\
        / ! \
       /  !  \
      /   !   \
     /    !    \
    /     !     \
  -x      0     +x 
 
 
FERMION (fonction impaire)
 
      /!\
     / ! \
    /  !  \
   /   !   \
  /    !    \
      -x    0     +x     
              \    !    /
               \   !   /
                \  !  /
                 \ ! /
                  \!/

Et la courbe de probabilité ([Psi']²) ça donne quelque chose comme ça :

BOSON (statistique de Bose-Einstein)
 
         /!\
        / ! \
       /  !  \
      /   !   \
     /    !    \
    /     !     \
  -x      0     +x 
 
FERMION (statistique de Fermi)
 
     /!\         /!\
    / ! \       / ! \
   /  !  \     /  !  \
  /   !   \   /   !   \
 /    !    \ /    !    \
     -x     0    +x

Ce qui signifie que :

- quand 2 bosons sont côte à côte ils n'ont qu'une seule envie, être ensemble. La probabilité est en effet maxi pour x=0, c'est à dire pour que les particules soient au même endroit. Les bosons sont grégaires (bosons, bisons, ça rime)

-quand 2 fermions sont côte à côte, la probabilité que la distance qui les sépare s'annule est nulle. Ils restent côte à côte, bien séparés. les fermions sont "individualistes", ce sont des loups solitaires.

Les fermions sont les particules de la matières. C'est pour ça que la matière est solide et "prend de la place" sans s'effondrer sur elle même. La solidité du monde repose avant tout sur cette qualité, les forces de répulsions électrostatiques sont secondaires pour expliquer le fait qu'on ne traverse pas les murs ou les planchers.

Les bosons sont les particules d'interactions : elles sont vectrices des forces entre les particules de matières (ou entre elles mêmes si elles sont elles mêmes chargées).

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2bfc8d3a]

Un grand merci, Gilgamesh, pour cette réponse très pédagogique... Evidemment, mon niveau en maths (!!) ne me permettra pas d'aller beaucoup plus loin dans la compréhension de cette physique des particules... Mais tes explications me donnent envie de poursuivre mes "recherches"!! Peut-être devrais-je revoir (ou voir...) les bases de la mécanique quantique???
En fait, plus "j'avance" dans cette physique-là, plus je me rends compte que je ne sais pas grand chose... Un grand classique!!!
Par exemple, j'ai du mal à comprendre la notion d'anti-matière... Ou à l'admettre!!!
En tout cas, tout ça me plait beaucoup... A suivre, donc!
A bientôt.