Anti-matière et bosons

[manu225]

Bonjour,

J'ai une petite question concernant l'anti-matière et les bosons.
Pour les fermions on a une anti-particule pour chaque particule (proton/anti-proton, électron/positron, etc.)
Mais pour les bosons ? J'ai vu que l'anti-particule du photon était le photon lui même, donc pas d'anti-particule en fait.

Est-ce le cas aussi pour tous les autres bosons ?
Et si c'est le cas, se pourrait-il qu'un boson qu'on n'est pas encore découvert donne leur "polarité" aux fermions ? C'est à dire si ils sont une particule ou une anti-particule.
Et si on pourrait du coup à loisir changer de la matière en anti-matière et inversement

Possible/pas possible ?

Bonne soirée à tous
-----

[0577]

Bonjour,

Est-ce le cas aussi pour tous les autres bosons ?

Non, par exemple le boson est l'antiparticule du boson et vice versa. Un autre exemple, en termes de particules "non-élémentaires": le pion est l'antiparticule du pion et vice-versa (les pions sont des bosons).

[manu225]

Bonjour,



Non, par exemple le boson est l'antiparticule du boson et vice versa. Un autre exemple, en termes de particules "non-élémentaires": le pion est l'antiparticule du pion et vice-versa (les pions sont des bosons).

D'ac merci pour les infos.

Pour les pions (que je connaissais pas), est-ce vraiment des bosons comme les autres ? Car ici ils disent que c'est un méson et ici que les mésons sont des hadrons bosoniques. Et je vois qu'ils sont composés de quarks et anti-quarks, donc ce sont des particules non élémentaire contrairement aux autres bosons si je n'abuse ?

[Deedee81]

Salut,

En fait le terme de boson s'applique à toute particule ayant un spin entier, quelle soit composite ou pas (fermion = demi-entier). Ainsi même un atome peut être un boson (par exemple le noyau d'hélium 4 ou l'atome d'hélium 4, alors que l'hélium 3 est un fermion). C'est lié aux comportements statistiques (les uns obéissant à la statistique de Bose-Einstein et les autres de Fermi-Dirac, l'origine étant lié au caractère symétrique ou asymétrique des fonctions multi-particules, ce qu'on appelle aussi le théorème spin-statistique).

D'un autre coté on classe les particules élémentaires en leptons (électrons, neutrinos), bosons de jauge (qui transmettent les interactions, photon, W, Z, gluons, le Higgs est un peu à part) et les quarks.

Ensuite on a les hadrons, ce sont les particules sensibles à l'interaction forte. On les classes en baryons (formés de trois quarks, comme le proton et le neutron) et en mésons (formés de deux quarks ou plus exactement d'un quark et d'un anti-quark).

L'antimatière quant à elle n'est pas du tout liée à ce classement mais aux charges, de toute nature (c'est-à-dire les grandeurs physiques liées aux interactions comme la charge électrique, faible et de couleur, mais aussi à diverses lois de conservation : charge leptonique, baryonique, etc.... même parfois brisée par l'interaction faible comme l'étrangeté). Les particules d'antimatière sont les mêmes que celles de matière mais avec des charges opposées. Comme l'électron (négatif) et le positron (positif). Ni plus ni moins (enfin, en toute rigueur il faut aussi une transformation de symétrie de parité P, le neutrino ayant ainsi une hélicité gauche et les antineutrino une hélicité droite). Le photon ne portant aucune charge, il est sa propre antiparticule.

Voilà, j'espère que c'est un peu plus clair

[A voir en vidéo sur Futura]

[manu225]

Salut,

En fait le terme de boson s'applique à toute particule ayant un spin entier, quelle soit composite ou pas (fermion = demi-entier). Ainsi même un atome peut être un boson (par exemple le noyau d'hélium 4 ou l'atome d'hélium 4, alors que l'hélium 3 est un fermion). C'est lié aux comportements statistiques (les uns obéissant à la statistique de Bose-Einstein et les autres de Fermi-Dirac, l'origine étant lié au caractère symétrique ou asymétrique des fonctions multi-particules, ce qu'on appelle aussi le théorème spin-statistique).

D'un autre coté on classe les particules élémentaires en leptons (électrons, neutrinos), bosons de jauge (qui transmettent les interactions, photon, W, Z, gluons, le Higgs est un peu à part) et les quarks.

Ensuite on a les hadrons, ce sont les particules sensibles à l'interaction forte. On les classes en baryons (formés de trois quarks, comme le proton et le neutron) et en mésons (formés de deux quarks ou plus exactement d'un quark et d'un anti-quark).

L'antimatière quant à elle n'est pas du tout liée à ce classement mais aux charges, de toute nature (c'est-à-dire les grandeurs physiques liées aux interactions comme la charge électrique, faible et de couleur, mais aussi à diverses lois de conservation : charge leptonique, baryonique, etc.... même parfois brisée par l'interaction faible comme l'étrangeté). Les particules d'antimatière sont les mêmes que celles de matière mais avec des charges opposées. Comme l'électron (négatif) et le positron (positif). Ni plus ni moins (enfin, en toute rigueur il faut aussi une transformation de symétrie de parité P, le neutrino ayant ainsi une hélicité gauche et les antineutrino une hélicité droite). Le photon ne portant aucune charge, il est sa propre antiparticule.

Voilà, j'espère que c'est un peu plus clair

Hello,

D'ac merci pour la précision sur les bosons, c'est plus clair en effet

Et donc si je comprends bien, ce n'est pas possible d'avoir un boson qui inverse les charges des particules car ce n'est pas une interaction entre particules mais une propriété des particules à modifier ?
Et du coup y aurait-il un autre moyen (même théorique) d'inverser les charges des particules ?

[ThM55]

Bonjour. La charge électrique est conservée. Il n'existe donc pas de processus qui absorbe une particule de charge +e et qui la ressort avec la charge -e sans changer la charge de l'environnement, cela violerait la conservation de la charge.

[Deedee81]

+1

Pour créer une antiparticule, vu la conservation, tout ce qu'on peut faire c'est les créer, par exemple dans une collision de deux électrons à très haute énergie, ça pourrait donner (entre autres innombrables possibilités) :
e- + e- => e-, e- , e-, e+
(le e+ = le positron, l'antiélectron)

Certains processus radioactifs créent des antiparticules. Par exemple la radioactivité bêta+ (qui n'est pas la plus courante, c'est le cas du fluor 18) transforme un proton en neutron avec émission d'un positron (et d'un neutrino). Là l'énergie est "pompée" au détriment de l'énergie nucléaire (énergie de liaison du noyau).

[manu225]

Bonjour. La charge électrique est conservée. Il n'existe donc pas de processus qui absorbe une particule de charge +e et qui la ressort avec la charge -e sans changer la charge de l'environnement, cela violerait la conservation de la charge.

+1

Pour créer une antiparticule, vu la conservation, tout ce qu'on peut faire c'est les créer, par exemple dans une collision de deux électrons à très haute énergie, ça pourrait donner (entre autres innombrables possibilités) :
e- + e- => e-, e- , e-, e+
(le e+ = le positron, l'antiélectron)

Certains processus radioactifs créent des antiparticules. Par exemple la radioactivité bêta+ (qui n'est pas la plus courante, c'est le cas du fluor 18) transforme un proton en neutron avec émission d'un positron (et d'un neutrino). Là l'énergie est "pompée" au détriment de l'énergie nucléaire (énergie de liaison du noyau).

Bonjour,

Merci pour vos réponses, ça m'éclaire

Du coup je vais peut être dire une bêtise, mais si on a un atome d'hydrogène, on a une charge+ (le proton) et une charge- (l'électron). Est-il possible d'inverser ces charges et d'avoir un atome d'anti-hydrogène (on aurait bien conservation des charges avec le positron et l'anti-proton). Car d'après ce que j'ai lu le charge électrique de l'électron et du proton sont identiques : "l'électron possède une charge électrique négative, de valeur opposée à celle du proton" (source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Proton)

[Gilgamesh]

Bonjour,

Merci pour vos réponses, ça m'éclaire

Du coup je vais peut être dire une bêtise, mais si on a un atome d'hydrogène, on a une charge+ (le proton) et une charge- (l'électron). Est-il possible d'inverser ces charges et d'avoir un atome d'anti-hydrogène (on aurait bien conservation des charges avec le positron et l'anti-proton). Car d'après ce que j'ai lu le charge électrique de l'électron et du proton sont identiques : "l'électron possède une charge électrique négative, de valeur opposée à celle du proton" (source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Proton)

Oui tout à fait, c'est pas de la tarte à fabriquer mais on sait faire des atomes d'antihydrogène en combinant un antiproton et un positron.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Antihydrog%C3%A8ne

[manu225]

Oui tout à fait, c'est pas de la tarte à fabriquer mais on sait faire des atomes d'antihydrogène en combinant un antiproton et un positron.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Antihydrog%C3%A8ne

Bonjour,

Oui je sais qu'on peut en fabriquer. Mais ma question était plutôt : est-ce possible à partir d'un atome d'hydrogène de faire un atome d'anti-hydrogène en inversant les charges du proton et de l'électron ? (rapport aux réponses de ThM55 et DeeDee81 sur la conservation des charges électriques)

[Deedee81]

Salut,

Oui je sais qu'on peut en fabriquer. Mais ma question était plutôt : est-ce possible à partir d'un atome d'hydrogène de faire un atome d'anti-hydrogène en inversant les charges du proton et de l'électron ? (rapport aux réponses de ThM55 et DeeDee81 sur la conservation des charges électriques)

Oui, je vois ce que tu veux dire, à basse énergie, sans devoir créer des particules (comme situation intermédiaire) avec des énergies considérables.
La réponse est non. Car il n'y a pas que la charge électrique. Il faut aussi tenir compte de la charge leptonique (+1 pour l'électron, -1 pour le positron, 0 pour le proton) et baryonique (idem mais pour le proton). Et c'est charge sont conservées. Donc la transformation par simple échange de charges électriques (pour lequel je ne connais pas de processus d'ailleurs, peut-être via l'interaction faible et l'échange de bosons W mais j'imagine que la section efficace d'échange serait rikikikikiki de rikiki, on a ce type de processus entre neutrinos et électrons) ne peut pas marcher car il y aurait violation de la conservation des autres charges.

C'est d'ailleurs une des clefs en cosmologie de la "disparition" de l'antimatière.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conditions_de_Sakharov
le deuxième point.

[manu225]

Salut,



Oui, je vois ce que tu veux dire, à basse énergie, sans devoir créer des particules (comme situation intermédiaire) avec des énergies considérables.
La réponse est non. Car il n'y a pas que la charge électrique. Il faut aussi tenir compte de la charge leptonique (+1 pour l'électron, -1 pour le positron, 0 pour le proton) et baryonique (idem mais pour le proton). Et c'est charge sont conservées. Donc la transformation par simple échange de charges électriques (pour lequel je ne connais pas de processus d'ailleurs, peut-être via l'interaction faible et l'échange de bosons W mais j'imagine que la section efficace d'échange serait rikikikikiki de rikiki, on a ce type de processus entre neutrinos et électrons) ne peut pas marcher car il y aurait violation de la conservation des autres charges.

C'est d'ailleurs une des clefs en cosmologie de la "disparition" de l'antimatière.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conditions_de_Sakharov
le deuxième point.

Hello,

D'ac y a donc d'autres charges qui entre en jeux. Pas simple tout ça... (pour moi du moins ^^).
Et hormis en créer de l'anti-matière, on peut aussi en chercher à l'état naturel (même si je sais qu'on en détecte très peu à priori).
Mais est-il possible qu'il y ai des particules d'anti-matière un peu partout qu'on est pas encore détecté (d'après ce que j'ai compris au CERN ils peuvent tester la présence de particules dans une certaine gamme de masse ?). Et que ces particules aient des propriétés particulières qui les repoussent des particules de matière pour ne pas entrer en collision avec ? (c'est une théorie sur les masses négatives il me semble ?).

[AnotherBrick]

Bonjour,

Mais est-il possible qu'il y ai des particules d'anti-matière un peu partout qu'on est pas encore détecté (d'après ce que j'ai compris au CERN ils peuvent tester la présence de particules dans une certaine gamme de masse ?).

non, la probabilité d'interaction avec de la matière, et donc d'annihilation, est trop élevée pour qu'elle survive longtemps sans être renouvelée. Pour un exemple (avec renouvellement), voir :

https://www.futura-sciences.com/scie...r-terre-32678/

Et que ces particules aient des propriétés particulières qui les repoussent des particules de matière pour ne pas entrer en collision avec ? (c'est une théorie sur les masses négatives il me semble ?).

dans l'état actuel de nos connaissances, ça c'est de la SF plutôt qu'une théorie digne de ce nom

[manu225]

Bonjour,



non, la probabilité d'interaction avec de la matière, et donc d'annihilation, est trop élevée pour qu'elle survive longtemps sans être renouvelée. Pour un exemple (avec renouvellement), voir :

https://www.futura-sciences.com/scie...r-terre-32678/



dans l'état actuel de nos connaissances, ça c'est de la SF plutôt qu'une théorie digne de ce nom

Bonjour,

Merci pour l'article je vais aller lire ça
En fait c'est pour un roman de SF que je fais des recherches justement

[AnotherBrick]

Bonjour,

En fait c'est pour un roman de SF que je fais des recherches justement

dans ce cas, si vous voulez attribuer des propriétés exotiques à vos particules mais souhaitez que d'éventuelles "incohérences avec la réalité" ne sautent pas aux yeux trop vite, plutôt que l'anti-matière (qui malgré ce qu'on pourrait croire est assez bien connue), visez par exemple :

- la matière noire (dont on ne sait pas grand chose, par exemple même pas si elle existe véritablement)
- l'énergie noire (plutôt que la précédente si vraiment vous avez besoin de "gravitation répulsive") [là vous nagerez dans le flou total et pourrez facilement laisser libre cours à votre imagination]
- les neutrinos (un peu "traditionnels" mais en même temps trop élusifs pour qu'on soit à l'abri d'une découverte surprenante dans le futur proche : cf https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino_st%C3%A9rile ; je n'ai pas lu cet article en détails mais il contient de nombreux mots-clefs qui pourraient vous être utiles)

[manu225]

Bonjour,



dans ce cas, si vous voulez attribuer des propriétés exotiques à vos particules mais souhaitez que d'éventuelles "incohérences avec la réalité" ne sautent pas aux yeux trop vite, plutôt que l'anti-matière (qui malgré ce qu'on pourrait croire est assez bien connue), visez par exemple :

- la matière noire (dont on ne sait pas grand chose, par exemple même pas si elle existe véritablement)
- l'énergie noire (plutôt que la précédente si vraiment vous avez besoin de "gravitation répulsive") [là vous nagerez dans le flou total et pourrez facilement laisser libre cours à votre imagination]
- les neutrinos (un peu "traditionnels" mais en même temps trop élusifs pour qu'on soit à l'abri d'une découverte surprenante dans le futur proche : cf https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino_st%C3%A9rile ; je n'ai pas lu cet article en détails mais il contient de nombreux mots-clefs qui pourraient vous être utiles)

Merci pour les idées
Pour l'instant je suis plutôt parti sur le binôme anti-matière / matière noire.
L'anti-matière car la collision avec la matière transforme toute la masse en énergie (du coup une source d'énergie très grande).
Après mon problème c'est de savoir comment trouver/fabriquer cette anti-matière, et c'est là que j'envisage d'utiliser la matière noire, puisqu'on sait pas vraiment ce que c'est : pourquoi ce ne serait pas de l'anti-matière (et du coup pas besoin d'en fabriquer juste savoir la récupérer et la stocker).

Pourquoi l'énergie noire serait-elle intéressant pour la gravitation répulsive d'après vous ?

[AnotherBrick]

L'anti-matière car la collision avec la matière transforme toute la masse en énergie (du coup une source d'énergie très grande).

vous pouvez faire ça avec d'autres particules, en particulier avec certains candidats matière noire

Après mon problème c'est de savoir comment trouver/fabriquer cette anti-matière, et c'est là que j'envisage d'utiliser la matière noire, puisqu'on sait pas vraiment ce que c'est : pourquoi ce ne serait pas de l'anti-matière (et du coup pas besoin d'en fabriquer juste savoir la récupérer et la stocker).

parce qu'on sait que c'est très différent par plein d'aspects.

ceci n'est pas à jour mais devrait vous apporter des informations utiles :

http://lapth.cnrs.fr/pg-nomin/taille...ere_noire4.php

Pourquoi l'énergie noire serait-elle intéressant pour la gravitation répulsive d'après vous ?

c'est un "fluide hypothétique" dont l'existence et la nature sont totalement incertaines, et qui a été introduit dans les modèles pour tenter d'expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers. Contrairement à la matière usuelle et à la "matière noire", son effet gravitationnel sur l'univers serait d'augmenter le rythme de l'expansion (plutôt que de le ralentir) en exerçant une sorte de "pression négative".

[manu225]

Bonjour,

vous pouvez faire ça avec d'autres particules, en particulier avec certains candidats matière noire

Ah ça m'intéresse Je pensais qu'il y avait que matière/anti-matière d'après ce que j'ai lu. Quelle(s) particule(s) en particulier ?

parce qu'on sait que c'est très différent par plein d'aspects.

ceci n'est pas à jour mais devrait vous apporter des informations utiles :

http://lapth.cnrs.fr/pg-nomin/taille...ere_noire4.php

Oui c'est ce que j'ai compris en cherchant à droite et à gauche, mais j'étais aussi tombé sur la théorie de l'anti-matière noire à masse négative (Jean-Pierre Petit, je sais qu'il fait pas l’unanimité mais comme je fais de la SF )

c'est un "fluide hypothétique" dont l'existence et la nature sont totalement incertaines, et qui a été introduit dans les modèles pour tenter d'expliquer l'accélération de l'expansion de l'univers. Contrairement à la matière usuelle et à la "matière noire", son effet gravitationnel sur l'univers serait d'augmenter le rythme de l'expansion (plutôt que de le ralentir) en exerçant une sorte de "pression négative".

J'ai pas creusé l'énergie noire parce que je vois pas trop ce qu'on peut en faire en fait. Comme "taper" dedans pour prendre de l'énergie (puisque ce n'est pas composé de particules si j'ai bien compris) ?

[Deedee81]

Salut,

(puisque ce n'est pas composé de particules si j'ai bien compris) ?

On n'en sait trop rien. L'énergie noire est beaucoup moins bien comprise que la matière noire (pour laquelle on a déjà accumulé un volume considérable de données).

[AnotherBrick]

Bonjour,

Ah ça m'intéresse Je pensais qu'il y avait que matière/anti-matière d'après ce que j'ai lu. Quelle(s) particule(s) en particulier ?

pour préciser ce que je voulais dire : selon le paradigme actuel, à toute forme de matière (noire ou pas), correspond de l'antimatière. Du coup, des pistes pour produire de l'énergie de manière efficace sont :

- supposer qu'il existe des particules exotiques qui constituent la matière noire, et admettre qu'elles peuvent s'annihiler entre elles (si elles sont leurs propres antiparticules)

- utiliser ces particules de matière noire pour produire de l'antimatière usuelle (sans que celle-ci ne soit initialement présente)

je sais qu'il fait pas l’unanimité mais comme je fais de la SF

il y a moyen de faire de la SF sans partir dans le total n'importe quoi

J'ai pas creusé l'énergie noire parce que je vois pas trop ce qu'on peut en faire en fait. Comme "taper" dedans pour prendre de l'énergie (puisque ce n'est pas composé de particules si j'ai bien compris) ?

en physique moderne, à tout champ correspond des particules, et réciproquement. Il est donc légitime de supposer que si l'énergie noire existe, elle peut se manifester sous forme de particules dans les circonstances adaptées. En fait, les théories qui essaient de s'en passer et supposent que la solution consiste à modifier la théorie de la gravitation (les équations d'Einstein) introduisent elles-mêmes des champs (et donc particules) inconnues/hypothétiques. Pour résumer : si vous partez dans cette direction, tout ceci est tellement incertain que vous risquez peu de dire des choses dont on est certain qu'elles sont fausses

[Deedee81]

Il y a quand même d'autres idées comme un univers pas tout à fait homogène ou un effet des hétérogénéités locales. A ma connaissance ce n'est pas encore écarté comme idée. Il y a aussi d'autres possibilités non liées à des champs exotiques mais à des effets de gravité quantique. Mais il y a en effet beaucoup d'idées avec des champs (et donc des particules) : inflatons, dilatons et autres quintessences.

Enfin, bref, l'énergie noire on devrait l'appeler surtout énergie floue Tandis que la matière noire, les indices s'accumulent et on n'est sans doute plus très loin de dénicher le coupable (en espérant que ce ne soit pas un vœu pieu)

[manu225]

Bonjour,

- supposer qu'il existe des particules exotiques qui constituent la matière noire, et admettre qu'elles peuvent s'annihiler entre elles (si elles sont leurs propres antiparticules)

Donc 2 particules qui sont leur propres anti-particules s’annihilerait entre elles où c'est une possibilité uniquement pour la matière noire ?
Car j'ai cherché un peu d'infos sur la collision photon/photon et j'ai trouvé ça : "La collision des deux photons donne deux mésons PI" (source : http://materiel-physique.ens-lyon.fr...4/06620797.PDF)
Et si elles s’annihilent bien, il faudrait qu'elles ne rentrent pas en collision naturellement puisque sinon byebye la matière noire ?

- utiliser ces particules de matière noire pour produire de l'antimatière usuelle (sans que celle-ci ne soit initialement présente)

Dans ce cas on se retrouve avec le même souci que pour la matière ordinaire : comment créer cette anti-matière noire ?

en physique moderne, à tout champ correspond des particules, et réciproquement. Il est donc légitime de supposer que si l'énergie noire existe, elle peut se manifester sous forme de particules dans les circonstances adaptées. En fait, les théories qui essaient de s'en passer et supposent que la solution consiste à modifier la théorie de la gravitation (les équations d'Einstein) introduisent elles-mêmes des champs (et donc particules) inconnues/hypothétiques. Pour résumer : si vous partez dans cette direction, tout ceci est tellement incertain que vous risquez peu de dire des choses dont on est certain qu'elles sont fausses

D'ac, donc on pourrait imaginer des particules très massives qui "émergent" de cette énergie et donc permette d'avoir une grande quantité d'énergie.

Enfin, bref, l'énergie noire on devrait l'appeler surtout énergie floue Tandis que la matière noire, les indices s'accumulent et on n'est sans doute plus très loin de dénicher le coupable (en espérant que ce ne soit pas un vœu pieu)

Énergie floue ça vends du rêve
Le coupable, ça sous entends que les scientifiques pensent que la matière noire serait composé que d'un seul type de particule ?

[Deedee81]

Salut,

Le coupable, ça sous entends que les scientifiques pensent que la matière noire serait composé que d'un seul type de particule ?

C'est souvent ce qu'on voit mais amha c'est un biais, simplement tel ou tel chercheur (qu'il soit astronome ou théoricien) présentant ce qu'il estime comme le "coupable" principal ou comme étant son idée préférée.

Il est hautement probableme que la matière noire soit un meltingpot. Probablement "quelque" pourcents de machos, de gaz neutre, de neutrinos,... Une part importante d'une, deux ou plus de particules exotiques, une part non négligeable de TN intermédiaires est fort possible (*), et même une part éventuelle de modification de la gravité.

Comme je dis toujours : ne soyons pas prétentieux en pensant qu'on a tout trouvé sauf UNE particule dans l'univers, il est probable que la matière noire cache plusieurs de nos ignorances. Et en outre ce meltingpot pourrait bien expliquer une partie des difficultés à trouver le coupable (chaque suspect disant, "c'est pas moi monsieur l'agent, c'est l'autre" )

(*) Notons que cette ancienne hypothèse était plutôt tombée en disgrâce suite :
- aux difficultés des scénarios pouvant former des TN de masse intermédiaire (entre les trous noirs stellaires et les super massifs au coeur des galaxies)
- à la chasse aux machos

Mais la chasse aux machos (via les effets de micro-lentille gravitationnelle) n'a éliminé (ne laissant que quelque pourcent éventuel de MN) que les machins compacts de moins de 10 masses solaires (TN stellaires, planètes errantes, naines brunes,...).

Et de plus la quantité surprenante de fusions de TN de masses intermédiaires découvertes par les détecteurs d'ondes gravitationnelles indique qu'ils sont certainement plus nombreux qu'on ne pensait (ils sont généralement très difficile à observer sauf coup de chance : étoile compagnon, disque d'accrétion ou.... fusion et émission d'ondes gravitationnelles). Mais on manque encore de données pour avoir des statistiques fiables.

Bref, on s'approche du/des coupable(s) à pas de loup.... mais on sent bientôt arriver l’hallali

[manu225]

Salut,



C'est souvent ce qu'on voit mais amha c'est un biais, simplement tel ou tel chercheur (qu'il soit astronome ou théoricien) présentant ce qu'il estime comme le "coupable" principal ou comme étant son idée préférée.

Il est hautement probableme que la matière noire soit un meltingpot. Probablement "quelque" pourcents de machos, de gaz neutre, de neutrinos,... Une part importante d'une, deux ou plus de particules exotiques, une part non négligeable de TN intermédiaires est fort possible (*), et même une part éventuelle de modification de la gravité.

Comme je dis toujours : ne soyons pas prétentieux en pensant qu'on a tout trouvé sauf UNE particule dans l'univers, il est probable que la matière noire cache plusieurs de nos ignorances. Et en outre ce meltingpot pourrait bien expliquer une partie des difficultés à trouver le coupable (chaque suspect disant, "c'est pas moi monsieur l'agent, c'est l'autre" )

(*) Notons que cette ancienne hypothèse était plutôt tombée en disgrâce suite :
- aux difficultés des scénarios pouvant former des TN de masse intermédiaire (entre les trous noirs stellaires et les super massifs au coeur des galaxies)
- à la chasse aux machos

Mais la chasse aux machos (via les effets de micro-lentille gravitationnelle) n'a éliminé (ne laissant que quelque pourcent éventuel de MN) que les machins compacts de moins de 10 masses solaires (TN stellaires, planètes errantes, naines brunes,...).

Et de plus la quantité surprenante de fusions de TN de masses intermédiaires découvertes par les détecteurs d'ondes gravitationnelles indique qu'ils sont certainement plus nombreux qu'on ne pensait (ils sont généralement très difficile à observer sauf coup de chance : étoile compagnon, disque d'accrétion ou.... fusion et émission d'ondes gravitationnelles). Mais on manque encore de données pour avoir des statistiques fiables.

Bref, on s'approche du/des coupable(s) à pas de loup.... mais on sent bientôt arriver l’hallali

Hello,

D'ac merci pour les précisions De mon côté j'ai lu le dossier sur la matière noire que m'a donné plus haut AnotherBrick et j'ai vu en effet qu'il y a plein de candidats pour expliquer la matière noire et surtout plein de nouvelles particules hypothétiques proposées.

J'ai un peu cherché sur les leptoquarks du coup (j'aime bien le nom ) et je trouve son principe un peu bizarre justement par rapport aux conservations de charges et d'énergies. Dans cet article ils disent : "Les leptoquarks devaient y transformer un lepton, qui pourrait être un tau ou un neutrino du tau, en un quark t ou un quark b."
Hors le tau et le quark t ont des masses et charges électrique différentes (idem pour le neutrino de tau et le quark b). Du coup ce serait le(s) leptoquark(s) qui "donnerait" ou "prendrait" de la masse et de la charge pour que la particule change en une autre ? J'ai cherché un peu mais beaucoup de choses en anglais pas compréhensible pour mon niveau...

Et si ça fonctionne comme ça, je reviens du coup avec mon idée de transformer une particule en son anti-particule : qu'est qui empêche d'avoir un genre de leptoquark qui fera la même chose mais uniquement sur les charges d'une particule en les inversants ?

[Deedee81]

J'avoue ne pas bien connaitre le leptoquarks (ni beaucoup d'autres candidats, sauf un peu les candidats supersymétriques).

Le leptoquark est une particule résultant des grandes unifications. J'ignore totalement le genre d'interactions qu'il pourrait avoir (par annihilation ou transformation, peut-être pourrait-il avoir l'effet que tu suggères, mais je n'en sait fichtre rien)

[AnotherBrick]

Bonjour,

J'ai un peu cherché sur les leptoquarks du coup (j'aime bien le nom ) et je trouve son principe un peu bizarre justement par rapport aux conservations de charges et d'énergies.

la charge électrique et l'énergie sont des grandeurs rigoureusement conservées. Même dans les modèles avec leptoquarks. En revanche, la masse n'est pas conservée dès que les processus sont suffisamment énergétiques : l'égalité E=mc² explique que c'est l'une des formes prises par l'énergie, rien de plus. Cela se traduit par exemple par le fait que la masse d'un noyau atomique est inférieure à la somme de celles de ses constituants.

En pratique, il existe en physique des particules des grandeurs rigoureusement conservées (énergie, charge électrique dans l'univers actuel), et d'autres qui ne le sont qu'approximativement. Cela veut dire qu'elles le sont lors de certaines réactions (interactions), mais pas au cours d'autres. Un exemple important (mais subtil) est celui de la parité (conservée par la gravitation, l'électromagnétisme et l'interaction nucléaire forte, mais pas par l'interaction nucléaire faible). Un autre exemple est le type des particules (ce que l'on nomme "saveur") : lui aussi, il n'est modifié que par l'interaction faible (parmi les 4 "interactions fondamentales")

Dans le cadre du modèle standard, il y a en particulier conservation du nombre baryonique et du nombre leptonique dans les conditions normales (si on se place dans l'univers primordial tout cela est bien plus compliqué) : c'est ce qui interdit qu'un quark devienne un anti-quark ou un lepton (car particule et antiparticule ont des nombres baryonique et leptonique opposés). Un quark porte un nombre baryonique, mais pas de nombre leptonique, et inversement pour un lepton (exemple : électron). Les bosons associés aux interactions (photon, gluon, etc) n'ont quant à eux ni nombre leptonique, ni nombre baryonique.

Dans les modèles avec leptoquarks (qui sont légion), il existe des particules bosoniques (les leptoquarks) ayant un nombre baryonique et un nombre leptonique. Leur existence permet par exemple des réactions du type : quark -> lepton + leptoquark. Mais une telle réaction se ferait en conservant à la fois la charge électrique et l'énergie (mais pas la masse). Ce qui répond à votre question :

Du coup ce serait le(s) leptoquark(s) qui "donnerait" ou "prendrait" de la masse et de la charge pour que la particule change en une autre ?

oui pour la charge électrique, non pour la masse (mais oui pour l'énergie totale qui inclut celle dite "de masse")

Et si ça fonctionne comme ça, je reviens du coup avec mon idée de transformer une particule en son anti-particule : qu'est qui empêche d'avoir un genre de leptoquark qui fera la même chose mais uniquement sur les charges d'une particule en les inversants ?

si ce genre de transformation était possible, on observerait plein de réactions qu'on ne voit pas. Il faut comprendre que les modèles même exotiques sont avant tout contraints par les observations. Or, souvent si on laisse la porte ouverte à un pied, c'est un représentant entier qu'on laisse entrer Tout modèle exotique ("au-delà du modèle standard") n'est donc pas pertinent à étudier en profondeur.

[manu225]

Bonjour,



la charge électrique et l'énergie sont des grandeurs rigoureusement conservées. Même dans les modèles avec leptoquarks. En revanche, la masse n'est pas conservée dès que les processus sont suffisamment énergétiques : l'égalité E=mc² explique que c'est l'une des formes prises par l'énergie, rien de plus. Cela se traduit par exemple par le fait que la masse d'un noyau atomique est inférieure à la somme de celles de ses constituants.

En pratique, il existe en physique des particules des grandeurs rigoureusement conservées (énergie, charge électrique dans l'univers actuel), et d'autres qui ne le sont qu'approximativement. Cela veut dire qu'elles le sont lors de certaines réactions (interactions), mais pas au cours d'autres. Un exemple important (mais subtil) est celui de la parité (conservée par la gravitation, l'électromagnétisme et l'interaction nucléaire forte, mais pas par l'interaction nucléaire faible). Un autre exemple est le type des particules (ce que l'on nomme "saveur") : lui aussi, il n'est modifié que par l'interaction faible (parmi les 4 "interactions fondamentales")

Dans le cadre du modèle standard, il y a en particulier conservation du nombre baryonique et du nombre leptonique dans les conditions normales (si on se place dans l'univers primordial tout cela est bien plus compliqué) : c'est ce qui interdit qu'un quark devienne un anti-quark ou un lepton (car particule et antiparticule ont des nombres baryonique et leptonique opposés). Un quark porte un nombre baryonique, mais pas de nombre leptonique, et inversement pour un lepton (exemple : électron). Les bosons associés aux interactions (photon, gluon, etc) n'ont quant à eux ni nombre leptonique, ni nombre baryonique.

Dans les modèles avec leptoquarks (qui sont légion), il existe des particules bosoniques (les leptoquarks) ayant un nombre baryonique et un nombre leptonique. Leur existence permet par exemple des réactions du type : quark -> lepton + leptoquark. Mais une telle réaction se ferait en conservant à la fois la charge électrique et l'énergie (mais pas la masse). Ce qui répond à votre question :



oui pour la charge électrique, non pour la masse (mais oui pour l'énergie totale qui inclut celle dite "de masse")



si ce genre de transformation était possible, on observerait plein de réactions qu'on ne voit pas. Il faut comprendre que les modèles même exotiques sont avant tout contraints par les observations. Or, souvent si on laisse la porte ouverte à un pied, c'est un représentant entier qu'on laisse entrer Tout modèle exotique ("au-delà du modèle standard") n'est donc pas pertinent à étudier en profondeur.

Je comprends le processus pour la charge et l'énergie totale mais pas bien pourquoi la masse n'est pas inclut dedans.
Si on prend un quark b qui se transforme en Tau :

Quark b : Masse 4 GeV.c-2 et charge électrique -⅓ e
Tau : Masse de 1,777 GeV.c-2 et charge électrique -1 e

Du coup le Quark b doit bien perdre 2.3333 Gev de masse et 2/3e de charge électrique pour devenir un tau ? Ces 2,3333 Gev parte en énergie pure ou "dans" le letpoquark ? D'ailleurs le boson de Higgs qui est censé donné la masse aux autres particules n'entre-t-il pas en jeu dans cette transformation puis que la masse change justement ?

Sinon vous avez mes autres réponses sur votre message précédent : https://forums.futura-sciences.com/p...ml#post6596668 ?

[AnotherBrick]

Donc 2 particules qui sont leur propres anti-particules s’annihilerait entre elles où c'est une possibilité uniquement pour la matière noire ?

particule + anti-particule -> annihilation possible.

si une particule est sa propre anti-particule, ça reste vrai. L'exemple des photons qui donnent des mésons pi correspond à ça.

la subtilité est que toutes les réactions sont quantiques et ont donc un résultat aléatoire. Deux photons qui entrent en collision peuvent donner plein de choses différentes. La probabilité de chacune des issues possibles dépend (principalement) de l'énergie initiale.

avec la matière noire, c'est pareil. À part qu'on ne sait pas très bien si les particules de matière noire peuvent interagir ensemble autrement que par la gravité. Cela signifie que la probabilité que 2 particules de matière noire se croisent sans se voir semble très élevée. Mais elle n'est peut-être pas de 100%. En clair, il y a ici des incertitudes explotables en SF

Dans ce cas on se retrouve avec le même souci que pour la matière ordinaire : comment créer cette anti-matière noire ?

quand on parle de matière noire (non-baryonique), on met dans le même sac sans le dire l'anti-matière noire.

Je comprends le processus pour la charge et l'énergie totale mais pas bien pourquoi la masse n'est pas inclut dedans.

car la masse n'est qu'une des formes prises par l'énergie. Quand une particule et son anti-particule s'annihilent, elles peuvent produire des photons (énergie uniquement électromagnétique), mais aussi une paire composée d'une particule massive et de son antiparticule. Dans les 2 cas, l'énergie finale est la même et est égale à l'énergie initiale. Mais cette énergie sera répartie différemment (en partie énergie cinétique, en partie masse)

Du coup le Quark b doit bien perdre 2.3333 Gev de masse et 2/3e de charge électrique pour devenir un tau ? Ces 2,3333 Gev parte en énergie pure ou "dans" le letpoquark ?

si vos valeurs sont correctes, la différence d'énergie est distribuée en masse du leptoquark et en énergie cinétique des particules finales.

D'ailleurs le boson de Higgs qui est censé donné la masse aux autres particules n'entre-t-il pas en jeu dans cette transformation puis que la masse change justement ?

oubliez le boson de Higgs dans cette histoire il n'est pas nécessairement pertinent pour ce que vous essayez de comprendre (histoire d'échelle d'énergie). Pour utiliser une analogie : vous êtes en train d'essayer de comprendre pourquoi les molécules d'eau forment parfois un liquide, parfois un solide. Et d'un seul coup, vous vous dîtes (avec le Higgs) : "mais au fait, si on arrache un électron à un atome d'hydrogène, il se passe quoi ?" Dans l'absolu la question est pertinente, mais ici elle compliquerait inutilement les choses.

[manu225]

Bonjour,

particule + anti-particule -> annihilation possible.

si une particule est sa propre anti-particule, ça reste vrai. L'exemple des photons qui donnent des mésons pi correspond à ça.

la subtilité est que toutes les réactions sont quantiques et ont donc un résultat aléatoire. Deux photons qui entrent en collision peuvent donner plein de choses différentes. La probabilité de chacune des issues possibles dépend (principalement) de l'énergie initiale.

avec la matière noire, c'est pareil. À part qu'on ne sait pas très bien si les particules de matière noire peuvent interagir ensemble autrement que par la gravité. Cela signifie que la probabilité que 2 particules de matière noire se croisent sans se voir semble très élevée. Mais elle n'est peut-être pas de 100%. En clair, il y a ici des incertitudes explotables en SF

Annihilation possible => c'est à dire que c'est une supposition que la matière noire puisse aussi fonctionner de cette manière ? Ou que l'annihilation est possible entre une particule et une anti-particule (matière noire ou pas) mais pas tout le temps vrai ?

En fait je pensais que quand une particule et une anti-particule (de matière "normal") se rencontraient il y avait forcément annihilation et que toutes leurs masses étaient alors transformées en énergie, point. Mais d'après ce que tu dis et l'exemple de collision des photons, il peut y avoir "recréation" de particules à partir de l'énergie dégager par l’annihilation si j'ai bien compris ?

si vos valeurs sont correctes, la différence d'énergie est distribuée en masse du leptoquark et en énergie cinétique des particules finales.

D'ac c'est plus clair comme ça

oubliez le boson de Higgs dans cette histoire il n'est pas nécessairement pertinent pour ce que vous essayez de comprendre (histoire d'échelle d'énergie). Pour utiliser une analogie : vous êtes en train d'essayer de comprendre pourquoi les molécules d'eau forment parfois un liquide, parfois un solide. Et d'un seul coup, vous vous dîtes (avec le Higgs) : "mais au fait, si on arrache un électron à un atome d'hydrogène, il se passe quoi ?" Dans l'absolu la question est pertinente, mais ici elle compliquerait inutilement les choses.

Ok

[AnotherBrick]

Bonjour,

Annihilation possible => c'est à dire que c'est une supposition que la matière noire puisse aussi fonctionner de cette manière ?

la catégorisation des particules en matière/antimatière est une conséquence théorique très générale qui repose sur des principes fondamentaux (pour rappel : Dirac a prédit l'existence de l'antimatière simplement en essayant de rendre compatibles la physique quantique et la relativité restreinte). Donc, oui, on a toutes les raisons de penser que la matière noire comporte également des particules et des antiparticules (qui peuvent éventuellement être identiques).

Ou que l'annihilation est possible entre une particule et une anti-particule (matière noire ou pas) mais pas tout le temps vrai ?

c'est quantique donc le résultat est aléatoire : la rencontre entre un électron et un positron peut par exemple mener à la formation (temporaire) d'un positronium plutôt qu'à leur annihilation directe :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Positronium

En fait je pensais que quand une particule et une anti-particule (de matière "normal") se rencontraient il y avait forcément annihilation et que toutes leurs masses étaient alors transformées en énergie, point. Mais d'après ce que tu dis et l'exemple de collision des photons, il peut y avoir "recréation" de particules à partir de l'énergie dégager par l’annihilation si j'ai bien compris ?

exactement. Mais cela ne contredit pas ton idée initiale puisque la masse n'est que l'une des formes prises par l'énergie