neutron, quark, électron... où en est-on ?

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Zoharion
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neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par Zoharion » 28/10/2017 - 15:38:17

Bonjour à tous,

Je lisais une revue scientifique lorsque je me suis rendu compte que je n'arrivais pas à totalement m'expliquer les différentes étapes de la désintégration d'un neutron isolé.
Ainsi, que se passe-t-il exactement (suivant l'état actuel des connaissances) ?

Ce que je crois comprendre, c'est, qu'au milieu de la miriade de quarks et d'antiquark constituant le neutron et réagissant en permanence entre eux, laissant au global un bilan de 3 quarks (2- et 1+), une réaction fait qu'un quark - change sa saveur (la stabilité de la soupe constituant le neutron isolé est d'environ 8min, d'ailleurs le pourquoi de cette durée est une question complémentaire), ce qui provoque une transmutation globale du neutron en un proton, un électron et un antineutrino électronique.

Donc, au final, est-ce que c'est bien ça et, dans ce cas, doit-on véritablement considérer un quarks - comme étant une onde/particule primordiale ou bien lui-même comme un agrégat composé d'un quark +, d'un électron et d'un antineutrino électronique ? Merci par avance à ceux qui m'apporteront leurs lumières sur ce sujet.

Mes excuses, si la question a déjà été posée dans ce forum.

Pdf de cours sur les noyaux atomiques :
Cours

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bongo1981
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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par bongo1981 » 29/10/2017 - 23:03:05

Zoharion a écrit :Ce que je crois comprendre, c'est, qu'au milieu de la miriade de quarks et d'antiquark constituant le neutron et réagissant en permanence entre eux, laissant au global un bilan de 3 quarks (2- et 1+)
C'est 2 quarks down (de charge -1/3) et un quark up (de charge +2/3).
La masse du quark down étant plus élevée que le quark up.
Zoharion a écrit :une réaction fait qu'un quark - change sa saveur (la stabilité de la soupe constituant le neutron isolé est d'environ 8min, d'ailleurs le pourquoi de cette durée est une question complémentaire), ce qui provoque une transmutation globale du neutron en un proton, un électron et un antineutrino électronique.
Il se produit qu'un quark down émet un boson W négatif, transformant le quark down en quark up.
Le boson W se désintègre ensuite en électron et anti neutrino.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... _Decay.svg


Pour les 8 minutes, c'est un peu compliqué... disons que c'est lié à la différence de masse entre le proton et le neutron, et à l'intensité de l'interaction faible.
Zoharion a écrit :Donc, au final, est-ce que c'est bien ça et, dans ce cas, doit-on véritablement considérer un quarks - comme étant une onde/particule primordiale ou bien lui-même comme un agrégat composé d'un quark +, d'un électron et d'un antineutrino électronique ? Merci par avance à ceux qui m'apporteront leurs lumières sur ce sujet.
Le quark est une particule élémentaire. Il n'y a pas de particules dans le quark down.
D'ailleurs dans les expériences de diffusion de lepton, ils diffusent de la même façon sur un quark up ou un quark down.

Zoharion
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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par Zoharion » 01/11/2017 - 16:24:55

Merci Bongo, même si je n'ai pas compris tout de ta réponse, elle m'a permis de trouver ces articles intéressants :
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Diffusi ... A9lastique
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Boson_W

Je résume peut-être mais c'est comme si l'électron était un résidu du boson W- et que le bilan de charge amenait à penser que le nuage électronique n'est pas forcément hors du noyau atomique.

Note : j'utilise volontairement la notation + et - plutôt que up et down.

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bongo1981
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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par bongo1981 » 01/11/2017 - 22:11:36

Zoharion a écrit :Je résume peut-être mais c'est comme si l'électron était un résidu du boson W- et que le bilan de charge amenait à penser que le nuage électronique n'est pas forcément hors du noyau atomique.
Alors... le boson W- n'a pas comme résidu un électron, étant donné que le W- peut toujours se désintégrer en autre chose, par exemple en muon et anti neutrino muonique.
Ensuite le muon peut se désintégrer en électron et neutrino muonique et anti neutrino électronique.

(En fait plus précisément, le muon émet un W- encore, le muon se transforme en neutrino muonique ; le W- émis se désintègre ensuite en électron et anti neutrino électronique).

Dans ce cas, tu vas voir que le W s'est désintégré en 4 particules (en fait les produits de désintégration du W- a donné 4 particules-filles) : muon (qui se désintègre en neutrino muonique et électron et anti neutrino électronique) - anti neutrino muonique

Alors que dans le premier cas, le W s'est juste désintégré en électron, et anti neutrino électronique (seulement 2 particules).
Il ne faut pas non plus voir le neutron comme une superposition d'un électron et d'un proton.

Quand tu regardes la fonction de répartition radiale d'un électron de l'orbitale 1s ou 2s ou 3s, tu vois que la probabilité s'annule à r=0 là où est le noyau.


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cisou9
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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par cisou9 » 02/11/2017 - 11:43:49

À la bonne taille.
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
Alexandre Soljenitsyne.

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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par Zoharion » 04/11/2017 - 11:04:40

Merci encore pour ces explications. Je vais devoir creuser de mon côté pour vraiment les comprendre, notamment cette image et ce qui provoque cette variabilité instable des particules issues de la désintégration du boson W (et d'ailleurs la cause de cette désintégration : Simple réaction due à la proximité d'autres particules ou instabilité propre ?).

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bongo1981
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Re: neutron, quark, électron... où en est-on ?

Message par bongo1981 » 04/11/2017 - 19:44:47

Zoharion a écrit :Merci encore pour ces explications. Je vais devoir creuser de mon côté pour vraiment les comprendre, notamment cette image
Cette image représente la probabilité de présence de l'électron occupant tel ou tel orbitale atomique en fonction de sa distance par rapport au noyau.
Pour l'orbitale 1s par exemple, tu peux voir que la probabilité est nulle de le trouver près du noyau, et à mesure que l'on s'éloigne, la densité de probabilité augmente jusqu'à un maximum, puis diminue (ce qui est normal, parce que la probabilité intégrée au total doit valoir 1).
Zoharion a écrit :et ce qui provoque cette variabilité instable des particules issues de la désintégration du boson W
La raison est toute simple. Un phénomène physique doit respecter tout un tas de chose, par exemple :
- conservation de l'énergie
- et conservation d'un certain nombre de nombre quantique

Dans le cas du muon... et bien... il est très très lourd (200 et quelques fois la masse de l'électron).
Ce muon porte une charge électrique (la même que l'électron), et 1 charge muonique (pour dire que c'est de la famille des muons, y a le muon mais aussi le neutrino muonique).

Il se trouve qu'il y a d'autres particules plus légère que le muon... le neutrino muonique, l'électron... et son neutrino.

Donc si la somme des masses des particules en lesquelles le muon doit se désintégrer est inférieure à la masse du muon, alors... ça se désintègre (les 3 autres particules sont là pour conserver les nombres quantiques du muon de départ).
Zoharion a écrit :(et d'ailleurs la cause de cette désintégration : Simple réaction due à la proximité d'autres particules ou instabilité propre ?).
Donc instabilité parce que la particule est lourde (il existe des particules plus légères ayant ces nombres quantiques).
Le boson W est instable parce qu'il a une charge (l'électron en a une aussi... et il est bien plus léger, 160 000 fois).

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