Que fait-on des morceaux de protons qui traînent dans le LHC ?

[andretou]

Bonjour à tous
Voilà, je me demande ce que deviennent les morceaux de protons une fois ceux-ci brisés en mille morceaux...
Je suppose que la charge électrique est emportée par un positron qui se transforme en photons quand il rencontre un électron. Est-ce correct ?
Mais au bout du bout, toutes les particules produites par la collision se désintègrent-elles en cascade pour devenir in fine soit des photons, soit des neutrinos, soit des anti-neutrinos ? Ou également autre chose ?
Merci d'avance pour vos réponses
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[XK150]

Bonjour ,

Au moment des collisions dans les compteurs ( ou fortuites ailleurs ) , il se produit un ensemble de particules subatomiques secondaires ou même tertiaires , souvent appelées
" cascades hadroniques " ; Ces fragments sont radioactifs avec des périodes allant de la fraction de seconde à plusieurs jours , et se retrouvent dans les structures ou les protections
qui deviennent radioactives .

https://www.lhc-closer.es/taking_a_c...zing_radiation

Pour le devenir des particules subatomiques :

https://en.wikipedia.org/wiki/Subatomic_particle

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement, fort complémentaire (tant mieux), avec Xk150

Bon, tout d'abord, il est incorrect de parler de "morceaux de protons" Pour deux raisons :
- C'est une particule, pas le vase de ta grand-mère
- Il est composé de trois quarks, ni plus ni moins, et les quarks ne peuvent être isolés
- le recyclage des protons doit passer par la poubelle DMR (non là je rigole )

Non, la charge électrique n'est pas emportée par un positron. Déjà la collision est si violente que ce sont des dizaines de particules qui sont produites (les calculs sont incroyablement compliqués, on parle de processus inclusifs : https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffus...%C3%A9lastique )

Ensuite, parmi ces particules, tout un tas seront chargées électriquement. Il y aura des mésons de toutes sortes (pi, rho, sigmas, etc...), des baryons, des leptons,.... La charge totale étant .... 0 (car la charge initiale est 0, la collision se faisant entre un proton et un antiproton, de charge négative).

Dans tous ce qui est produit : les neutrinos s'échappent et le reste est absorbé par les détecteurs ou les blindages. Toutes les particules se désintègrent rapidement (durée de vie extrêmement courte) sauf les muons (durée de vie un peu plus longue) qui ont donc leur propre détecteur (par exemple dans Atlas : https://fr.wikipedia.org/wiki/ATLAS_(d%C3%A9tecteur) ) Mais au final il n'y a plus que des photons, des électrons, des positrons (qui s'annihilent rapidement avec des électrons dans les détecteurs/blindages) et bien sûr les neutrinos. Il peut y avoir aussi des protons et des neutrons (mais eux aussi sont instables à l'état libre) car il y a assez d'énergie pour en produire dans la collision.

A force, les blindages doivent avoir une radioactivité induite par transmutation des noyaux. Mais c'est bezef, le nombre de particules et de noyaux concernés étant infinitésimal (quelques atomes un peu bousculés sur des milliards de milliards). Rien que la radioactivité naturelle est plus grande !

[Deedee81]

En fait croisement plus que complémentaire. Puisque je parlais de ça aussi :

https://www.lhc-closer.es/taking_a_c...zing_radiation

Mais.... c'est plus important que je ne pensais !!!! Merci pour ce lien.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

La charge totale étant .... 0 (car la charge initiale est 0, la collision se faisant entre un proton et un antiproton, de charge négative).

LHC fait aussi (surtout?) des collisions proton-proton, et même proton-ion. La charge totale des particules issues de la collision n'est alors pas nulle...

m@ch3

[Deedee81]

LHC fait aussi (surtout?) des collisions proton-proton, et même proton-ion. La charge totale des particules issues de la collision n'est alors pas nulle...

signalé par MP et...... zuuuut, trop tard. T'es a l'affût dis donc.

Oui, toutes sortes de collisions (y compris électrons, ions...) mais surtout p-p dans le collisioneur principal.
Sais pas pourquoi j'étais persuadé que c'était avec des antiprotons !!!!

Donc charge +2 en entrée et en sortie. Ca ne change pas énormément mon analyse.

[andretou]

Ensuite, parmi ces particules, tout un tas seront chargées électriquement. Il y aura des mésons de toutes sortes (pi, rho, sigmas, etc...), des baryons, des leptons,....

Mais comment la charge électrique ainsi éparpillée va-t-elle se réassembler ? Car il faut bien qu'à terme on retrouve quelque part la charge initiale +1 ou +2...

[Deedee81]

Mais comment la charge électrique ainsi éparpillée va-t-elle se réassembler ? Car il faut bien qu'à terme on retrouve quelque part la charge initiale +1 ou +2...

Vu les particules stables finales : ça ne peut être que des protons ou des électrons de moins (après annihilation par des positrons).
Je serais bien incapable de dire les proportions en moyenne, je suppose intuitivement que ce soit surtout être le déficit des électrons (les particules plus légères sont plsu faciles à créer et après désintégrations en cascades.... on doit avoir plus de positrons que de protons)

Et entre les deux, c'est archi méga compliqué (voir le lien que j'avais donné)

[Sethy]

Il est peut-être plus facile de répondre en se posant la question pour 2 électrons qui entrent en collision. La charge est la même, mais la particule est un peu plus simple.

[Deedee81]

Il est peut-être plus facile de répondre en se posant la question pour 2 électrons qui entrent en collision. La charge est la même, mais la particule est un peu plus simple.

Les calculs aussi C'est ce qui avait motivé le LEP (bien que là c'était électron-positron). Les résultats sont plus "purs".
Mais pour le LHC les protons s'imposaient car on peut monter à des énergies beaucoup plus grande (la perte synchrotron étant plus faible à énergie donnée).

Et là les seules particules stables de charge négative étant des électrons, in fine, c'est ce qu'on doit retrouver.

Et encore plus simple : diffusion de deux électrons. Là c'est vraiment très facile
(enfin, bon, je trouve les calculs quand même ardu, même sans la théorie quantique des champs. C'est la partie en MQ que j'ai trouvé la plus imbuvable.... mais en physique classique, à très basse énergie, là c'est assez simple, le potentiel coulombien n'est quand même pas le pire du monde)

[Sethy]

C'est surtout l'aspect "conservation de la charge qui est en filigrane de la discussion. Si une explication est proposée pour la collision (annihilation ?) de deux électrons ... il sera plus facile d'admettre ce qu'il se passe pour le proton.

[Deedee81]

C'est surtout l'aspect "conservation de la charge qui est en filigrane de la discussion. Si une explication est proposée pour la collision (annihilation ?) de deux électrons ... il sera plus facile d'admettre ce qu'il se passe pour le proton.

Andretou va peut-être préciser sa question (j'avais certaines choses en tête, mais je préfère attendre, inutile de noyer avec des explications).

[andretou]

Sethy a bien résumé le problème, je n'ai pas plus de précisions.
Initialement je croyais que la charge du proton était tout simplement transférée à un positron. Mais la charge est transférée à des myriades de particules instables. Or, quand la fête est finie, on peut raisonnablement supposer que la charge est redevenue ponctuelle.
Aussi, par quel mécanisme une charge éparpillée peut-elle redevenir ponctuelle ?

[Deedee81]

La charge n'est pas ponctuelle "en soi", elle est juste associée à une particule. C'est tout.
C'est une propriété de la particule comme sa vitesse par exemple (et la vitesse n'est pas "ponctuelle")