Modèle standard

le modèle standard est une théorie qui s'applique aux objets quantiques et qui tente d'expliquer les observations que nous faisons du monde qui nous entoure. Elle est bâtie sur le triptyque particule, force, médiateur, c'est à dire qu'elle distingue les familles de particules par les forces auxquelles elles sont sensibles. De plus chaque force possède un médiateur que peuvent s'échanger les particules qui y sont soumises.

Table of contents
1 Les particules de matière ou fermions
2 Les forces fondamentales de l'univers
3 Les particules messagères dites virtuelles, ou médiateurs

Les particules de matière ou fermions

Les fermions constituent la matière de notre univers ; ils ont pour spin 1/2. Le tableau suivant énumère les différents fermions connus ; la charge électrique de chacun est indiquée, l'unité élémentaire étant la charge du proton, soit 1,602.10-19 Coulomb.

À chaque fermion correspond une antiparticule identique, mais de charge opposée. Les antiparticules et les antiatomes décrits par la mécanique quantique ont disparu de l'univers au début de sa formation.

fermions
leptons quarks hadrons
électron -1 down -1/3 proton +1
neutrino électronique 0 up +2/3 neutron 0
muon -1 strange -1/3 mésons et
hypérions
sont formés
d'une paire
quark-antiquark
neutrino muonique 0 charm +2/3
tau -1 bottom -1/3
neutrino taunique 0 top +2/3

Leptons et quarks sont les 12 particules élémentaires ; quatre seulement sont nécessaires à la construction de l'univers : les électrons, les neutrinos et les quarks up et down. On les appelle la première génération : elle constitue toute la matière de l'univers.

En effet, les hadrons sont un assemblage de trois quarks ; protons et neutrons sont formés à partir des quarks up et down et sont les constituants du noyau atomique : c'est pourquoi on les appelle aussi nucléons.

Les forces fondamentales de l'univers

Elles sont au nombre de quatre :

  1. la force de gravitation : elle s'exerce sur tous les fermions proportionnellement à leur masse ;
  2. la force électromagnétique : elle s'exerce sur les particules de matière électriquement chargées ;
  3. la force forte : elle s'exerce sur les quarks et assure la cohésion du noyau atomique ;
  4. la force faible : elle concerne certains quarks et leptons et est responsable des radioactivités β- et β+.

Ces quatre forces sont décrites respectivement par quatre théories :

  1. la relativité générale,
  2. l'électrodynamique quantique,
  3. la chromodynamique quantique,
  4. la théorie électrofaible (elle associe force faible et force électromagnétique).

Les particules messagères dites virtuelles, ou médiateurs

Pour chacune des forces fondamentales, on a défini des particules supports de ces forces qui sont observées indirectement par leur action :

  1. le graviton (spin 2) pour la force de gravitation ; elle n'a jamais été observée,
  2. le photon (spin 1, masse et charge nulles) pour la force électromagnétique,
  3. 8 gluons (spin 1 et masse nulle) pour la force forte,
  4. 3 bosons (spin 1).


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