Anomalie Pioneer

[buck]

L'energie du LHC est bien 14TeV, mais il faut diviser cette energie en fonction des partons composants les protons (plus que 3 a cause de Heisenberg). .

Pourquoi?

[Oswald_le_fort]

Parce que le contenu des protons n'est jamais precis, a cause du principe d'incertitude de heisenberg. En effet, vu les dimensions d'un proton et de l'energie en cause, il y a des creations et desintegrations de paires particules-anti-particules en permanence. Ceci fait qu'au moment de la collision, il peut y avoir plein de particules en plus les deux quarks up et 1 quark down. Et chacunes de ces particules emporte une partie de l'energie totale du proton.

[bongo1981]

C'est pour ça que la somme des masses des 3 quarks constituant un proton est très inférieure à la masse du proton.

[Oswald_le_fort]

Bien vu.

[Maulus]

Je sais bien qu'une particule qui intéragit peu avec la matière est de ce fait difficile à détéctée. D'ou le problème avec les neutrinos. Mais les WIMPs sont sensées être "massive".
D'ailleur le neutrino est le parfait exemple de l'existance de cette "famille" de particules qui intéragissent très peu avec les baryons.

Sauf que le neutrino est non massif (ou très très peu massif).

oui, j'ai pas précisé mais je le savais, simplement je ne comprend pas pourquoi les neutrinos sont captés et pas les WIMPs...
c'est pourtant le même type de paticule sauf que les WIMPs sont massifs.
pourquoi nos détécteurs de neutrinos ne peuvent pas détécter des "neutrinos massifs" ?

[Maulus]

C'est pour ça que la somme des masses des 3 quarks constituant un proton est très inférieure à la masse du proton.

ah bon...
mais alors, lorsqu'on fait eclater un proton, il en sort quoi à part les quarks ?
je suppose que c'est lorsqu'on a commencé à faire exploser des particules élementaires qu'on a découvert tout un tas de nouvelles particules, mais j'aimerais avoir quelques precisions ici

[bongo1981]

oui, j'ai pas précisé mais je le savais, simplement je ne comprend pas pourquoi les neutrinos sont captés et pas les WIMPs...

Peut-être parce que les neutrinos sont beaucoup plus nombreux que les Wimps ?
Par ailleurs, il se peut aussi que les WIMPS n'interagissent que par courant neutre, alors que ls neutrinos intéragissent par courant neutre et chargé (d'ailleurs c'est plus facile de les détecter lorsque ceux-ci se transforment).

c'est pourtant le même type de paticule sauf que les WIMPs sont massifs.

Je ne pense pas que ce soit les mêmes types de particules. Les neutrinos sont des leptons neutres, donc d'intéragissent que par interactions faibles (W et Z).
Les WIMPS doivent sûrement intéragir avec des bosons bien plus massifs... peut-être qu'Oswald en sait un peu plus.

pourquoi nos détécteurs de neutrinos ne peuvent pas détécter des "neutrinos massifs" ?

Je ne suis pas sûr de comprendre la question, l'on détecte bien des neutrinos électroniques, muoniques, et tauoniques ? (quoique pour la dernière je ne suis pas sûr). En fait l'on détecte des manifestation indirecte.

ah bon...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Quark
En prenant la borne supérieure, tu as 4 MeV et 8 MeV, donnant au total 16 MeV, un proton c'est 938 MeV, donc la masse en quarks ne fait que 2% de la masse totale du proton.

mais alors, lorsqu'on fait eclater un proton, il en sort quoi à part les quarks ?

tout dépend de l'énergie.
Si tu as assez d'énergie, tu peux faire sortir ce que tu veux, même des particules plus massives que des protons. Cela ne veut pas dire qu'elles entrent dans la constitution des protons. En fait, l'énergie de la collision est tellement élevée, qu'elle se matérialise en nouvelles particules. Comme par exemple une collision électron positron donnant un muon et anti muon, pourtant plus massifs que la paire d'origine.

je suppose que c'est lorsqu'on a commencé à faire exploser des particules élementaires qu'on a découvert tout un tas de nouvelles particules, mais j'aimerais avoir quelques precisions ici

On en a découvert dans les rayons cosmiques (toute les particules étranges), puis plus tard, dans les accélérateurs (par exemple le charmonium, ou Ji/Psi).

[Oswald_le_fort]

Les WIMPS doivent sûrement intéragir avec des bosons bien plus massifs... peut-être qu'Oswald en sait un peu plus.

Ben en fait, je n'en sais pas plus, les WIMPS ne sont pas ma specialite...

mais alors, lorsqu'on fait eclater un proton, il en sort quoi à part les quarks ?

tout dépend de l'énergie.
Si tu as assez d'énergie, tu peux faire sortir ce que tu veux, même des particules plus massives que des protons. Cela ne veut pas dire qu'elles entrent dans la constitution des protons. En fait, l'énergie de la collision est tellement élevée, qu'elle se matérialise en nouvelles particules. Comme par exemple une collision électron positron donnant un muon et anti muon, pourtant plus massifs que la paire d'origine.

je suppose que c'est lorsqu'on a commencé à faire exploser des particules élementaires qu'on a découvert tout un tas de nouvelles particules, mais j'aimerais avoir quelques precisions ici

On en a découvert dans les rayons cosmiques (toute les particules étranges), puis plus tard, dans les accélérateurs (par exemple le charmonium, ou Ji/Psi).

C'est le J/Psi, un etat lie c cbar decouvert en 74 a Slac. Mais aussi les mesons B (5 GeV), et surtout le top (177 GeV en 1995 au TeVatron).

[Maulus]

mais alors, lorsqu'on fait eclater un proton, il en sort quoi à part les quarks ?

tout dépend de l'énergie.
Si tu as assez d'énergie, tu peux faire sortir ce que tu veux, même des particules plus massives que des protons. Cela ne veut pas dire qu'elles entrent dans la constitution des protons. En fait, l'énergie de la collision est tellement élevée, qu'elle se matérialise en nouvelles particules. Comme par exemple une collision électron positron donnant un muon et anti muon, pourtant plus massifs que la paire d'origine.

je suppose que c'est lorsqu'on a commencé à faire exploser des particules élementaires qu'on a découvert tout un tas de nouvelles particules, mais j'aimerais avoir quelques precisions ici

On en a découvert dans les rayons cosmiques (toute les particules étranges), puis plus tard, dans les accélérateurs (par exemple le charmonium, ou J/Psi).

ah mais oui biensur ! c'est vrai que l'énergie de la collision peu prendre des proportions énormes et par conséquent generer un bouquet de particules plus massif que le proton.
j'avais oublié ce détail, c'est pas naturel chez moi encore

et c'est d'ailleur dans ce sens qu'on augmente la puissance des collisionneurs, pour faire apparaitre de nouvelle particule comme le Higgs ou encore peut être un WIMP

sinon pour les particules, il y en a des tonnes, il va falloir que je m'y plonge pour vous suivre parce qu'à vrai dire, j'ai encore du mal à faire la distinction entre baryon, fermion, meson et tout le chantier !

[bongo1981]

C'est le J/Psi, un etat lie c cbar decouvert en 74 a Slac. Mais aussi les mesons B (5 GeV), et surtout le top (177 GeV en 1995 au TeVatron).

Le charmonium a été découvert simultanément à Brookhaven (il me semble). L'une des équipes l'a appelé le J, l'autre le Psi.

sinon pour les particules, il y en a des tonnes, il va falloir que je m'y plonge pour vous suivre parce qu'à vrai dire, j'ai encore du mal à faire la distinction entre baryon, fermion, meson et tout le chantier !

Il faut faire la différence entre particules composites, et particules considérées actuellement comme élémentaires.

Tu as deux familles : les bosons qui ont un spin multiple de h_bar, ce sont les particules véhiculant les 4 forces fondamentales :
- photon
- W et Z
- gluon
Ceux là sont observés.

- hypothétique graviton
- hypothétique Higgs (nécessaire au mécanisme de brisure spontanée de symétrie, permettant de décrire les interactions faibles et électromagnétiques par les théories de Jauge de Yang et Mills, les bosons doivent être de masse nulle).

Ensuite tu as les fermions qui se décomposent en deux familles : leptons et quarks. Chaque famille se découpe en 3 générations copies calquées sur les autres. Chaque génération est constituée d'un doublet où la différence de charge vaut un multiple de la charge élémentaire :

- famille 1
- quark up, down
- lepton électron et son neutrino

- famille 2
- quark charm, strange
- lepton muon et son neutrino

- famille 3
- quark top, bottom
- lepton tauon et son neutrino

Dans les particules, tu as aussi un classement en fonction des interactions auxquelles elles sont sensibles :
- leptons : interaction faible, (électromagnétique pour les chargés), et bien sûr gravitation
- hadrons : toutes (sus mentionnés + interaction forte)

Les hadrons se subdivisent en 2 familles :
- les mésons, qui sont des bosons (constitués d'une paire quark anti quark)
- les baryons, qui sont des fermions (constitués de 3 quarks).

Si tu veux un ouvrage de référence, le quark et le jaguar de Gell-Mann est pas mal, ou bien tu peux chercher la classifications des quarks selon le groupe de symétrie SU(3), toujours de Gell-Mann, avec les octuplets, décuplets etc... lorsqu'il essayait de classer la moisson de particules découvertes à partir des années 50.

[Maulus]

aie, je vois... merci pour l'effort bongo.
faut que j'lis (JC Convenant)

en fait, c'est pas possible pour moi d'ingurgiter tout ça sans comprendre quoi et quoi et qui fait quoi avec qui.
déjà que je maitrise très peu les forces de l'atome, je suis pas arrivé.

même si je savais que tel bosons véhicule telle force, je serais pas plus avancé.
de plus c'est un jargon parfois redondant apparement, donc y'a pas il faut que je comprène d'abord comment sa fonctionne, mais ton post m'aide déjà pas mal.

par contre, je ne sais plus ce qu'est h bar. par contre je sais que boson = spin multiple entier de h bar et que fermion = spin demi entier de h bar.
pour le spin, je visualise le vecteur sur un dessin, sorte de rotation, j'imagine simplement que c'est un coeficient dans les formules.

dans tout ce que tu m'a donné, les particules concidérées élementaires sont ou ? elles en sont toutes non ?

en fait ce qu'il me manque pour comprendre, c'est plusieurs représentations graphiques de l'interaction de toutes ces particules dans le noyau de l'atome.
et peut être aussi, des correspondances avec l'actualité de la recherche, les applications déjà existantes de certaines particules découvertes et des déductions que cela à entrainé par la suite.
ou aussi, certaine formule très importante qui on un rapport direct avec la mécanique quantique et qui intègre de manière clair cette farandole de particules.

en gros, faut que je lis un livre de physique des particules.

ps: la solution c'est peut être que je fasse un topic sur les forces de l'atome et particules élementaires afin de clarifier ça dans mon esprit..

[Aldebaran]

Je ne savais pas que les mésons étaient des bosons. Je croyais qu'il existait seulement les bosons liées aux quatre forces fondamentales (photons, z0, w+, w-, gluons et graviton?). Je pige pas comment un quark un antiquark deviennent-ils un boson ? A la base ce sont deux fermions avec un spin demi-entier, pourquoi leur regroupement change t-il leur propriété alors que dans le cas d'un hadron comme le proton (ce dernier composé lui aussi de fermions) pourquoi celui-ci garde t-il son spin demi-entier ? Est-ce liée au nombre de particules qui le compose ? Le spin change mais pourquoi ?

Autres questions somme toute bête mais cela m'intrigue... Quand on parle d'un méson est-il possible de voir une association de ce type : quark up + antiquark up ? Je présume que non car annihilation ? Auquel cas les mésons seraient plus du genre : quark up + anti quark strange par exemple ?

Sinon dans mon esprit de non scientifique je voyais les bosons comme "transporteurs", je pensais qu'ils véhiculaient forcément une interaction. Est-il faux de penser que les mésons véhicules une force ? Ou alors les bosons sont seulement caractérisés par un spin entier et ne véhiculent pas forcément une interaction ? Au quel cas, à quoi servent les mésons et ou peut-on les détecter ?

EDIT :

Pour répondre a Maulus les particules élémentaires sont :
- w+,w-, z0, photon, gluon et graviton(?) pour les bosons
- électron, neutrino electronique, muon, neutrino muonique, tau, neutrino taunique pour les leptons.
- quark up, quark down, quark strange, quark charm, quark bottom, quark up pour les quarks.

et puis faut aussi compter les antiparticules

[buck]

h bar= h/2pi=cste de plank/2pi=quantum d'energie (il me semble pour le dernier=)

edit: quantum d'action pour h bar
http://fr.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planck

[Oswald_le_fort]

Je ne savais pas que les mésons étaient des bosons. Je croyais qu'il existait seulement les bosons liées aux quatre forces fondamentales (photons, z0, w+, w-, gluons et graviton?). Je pige pas comment un quark un antiquark deviennent-ils un boson ? A la base ce sont deux fermions avec un spin demi-entier, pourquoi leur regroupement change t-il leur propriété alors que dans le cas d'un hadron comme le proton (ce dernier composé lui aussi de fermions) pourquoi celui-ci garde t-il son spin demi-entier ? Est-ce liée au nombre de particules qui le compose ? Le spin change mais pourquoi ?

Attention aux raccourcis dangeuruex : les bosons tels que le photon, W, Z, gluon, et graviton (si il existe) sont des bosons de jauges, ils ont des proprietes en plus d'avoir un spin entier. Les mesons sont des bosons simplement parce que l'association d'un quark et d'un anti-quark peut donner un spin entier, mais ce n'est pas systematique. Faut utiliser les regles de Clebsch-Gordon pour determiner le spin d'une particule composite. Mais c'est vraiment pas simple.

Autres questions somme toute bête mais cela m'intrigue... Quand on parle d'un méson est-il possible de voir une association de ce type : quark up + antiquark up ? Je présume que non car annihilation ? Auquel cas les mésons seraient plus du genre : quark up + anti quark strange par exemple ?

Ben en fait si, ca existe, comme par exemple les meson pi0 (uubar + ddbar). Il se desintegrent assez rapidement. Ce qui se passe, c'est que les deux quarks sont en rotation l'un autour de l'autre, c'est ce qui assure leur relative longueur de vie.
up + anti-strange = meson K+, J/Psi = c + anti-c, B0s = anti-b + s...

Sinon dans mon esprit de non scientifique je voyais les bosons comme "transporteurs", je pensais qu'ils véhiculaient forcément une interaction. Est-il faux de penser que les mésons véhicules une force ? Ou alors les bosons sont seulement caractérisés par un spin entier et ne véhiculent pas forcément une interaction ? Au quel cas, à quoi servent les mésons et ou peut-on les détecter ?

Les mesons vehiculent une interaction en quelque sorte. En effet, le pi0 permet de transmettre l'isospin : ce qui permet de faire passer un neutron en proton. De meme, le K0s permet de faire passer l'etrangete. Et ainsi de suite.

EDIT :

Pour répondre a Maulus les particules élémentaires sont :
- w+,w-, z0, photon, gluon et graviton(?) pour les bosons
- électron, neutrino electronique, muon, neutrino muonique, tau, neutrino taunique pour les leptons.
- quark up, quark down, quark strange, quark charm, quark bottom, quark up pour les quarks.

et puis faut aussi compter les antiparticules

pour les quarks, tu as fait une faute de frappe je crois, le dernier est bien entendu le top.

[Aldebaran]

okééé !!! Effectivement tu as bien fais d'attirer mon attention sur ce fait. Je me rend à présent compte que je mettais tout dans le même sac alors qu'il faut distinguer deux types de bosons... Je vais pas rentrer dans le détails pour les calculs de Clebsch-Gordon, c'est bien trop compliqué pour moi. Par contre, pour les mésons c'est interessant, je ne savais pas que deux quarks opposés pouvaient tenir en rotation l'un autour de l'autre. Je pensais qu'il y avait forcément annihilation. Et oui petite faute de frappe pour le dernier quark, c'était biensure le top ^^

Merci bien oswald pour ces éclaircissements

Ha la physique, quand on est pas scientifique... on croit apprendre ou savoir des choses et au final c'était pas forcément ce que l'on pouvait immaginer !

[Victor]

C'est pour ça que la somme des masses des 3 quarks constituant un proton est très inférieure à la masse du proton.

Si on raisonne avec des masses et des charges vectorielle c'est une somme vectorielle quasi nulle, dans ce cas les masses de chaque constituants sont supérieures à la somme et plus petite que la masse du proton

[Oswald_le_fort]

Il y a forcement annihilation, mais c'est pas forcement instantane. Mais c'est tres rapide : temps de vie du pi0 : 8.4 e-17 s, et les autres comme le phi (ssbar), jpsi( ccbar), bottomium (ou upsilon : bbar), ils n'ont pas de temps de vie parce que justement les deux quarks ne se tournent pas autour avant de se faire des bisous explosifs.

[gzav]

C'est pour ça que la somme des masses des 3 quarks constituant un proton est très inférieure à la masse du proton.

Tout le reste de la masse, c'est l'energie qui lie les quarks ?

[Oswald_le_fort]

Oui. C'est l'energie de l'interaction forte.

[Aldebaran]

Plus ils sont près les uns des autres, moins ils s'attirent, et vice versa.

[gzav]

Donc plus les quarks s'eloignent du feu-proton, plus leur masse diminue ?

J'insiste parceque la phrase de Bongo heurte mes prejuges (dans le sens ou pour moi la masse d'un ensemble est inferieure a la somme des masses des constituants). Existe t-il des quarks non lies ?

[Oswald_le_fort]

Donc plus les quarks s'eloignent du feu-proton, plus leur masse diminue ?

J'insiste parceque la phrase de Bongo heurte mes prejuges (dans le sens ou pour moi la masse d'un ensemble est inferieure a la somme des masses des constituants). Existe t-il des quarks non lies ?

En fait, les quarks n'existent pas a l'etat libre... C'est une facette de l'interaction forte : le principe de confinement : plus les quarks sont proches moins la force qui les lie est intense, et plus il sont loin, plus la force est importante. Du coup, si un quark s'eloigne trop des autres, une energie va etre disponible, et pouf, une paire quark anti-quark va sortir du vide et un des deux va s'associer avec le quark celibataire pour former un meson, et l'autre va aller completer l'autre ensemble. Du coup, dans un proton, comme les quarks ne tiennent pas en place, toujours a cause de Heisenberg, il y a toujours de l'energie en plus. C'est cette energie qui constitue la masse.

[Aldebaran]

Du coup, si un quark s'eloigne trop des autres, une energie va etre disponible, et pouf, une paire quark anti-quark va sortir du vide et un des deux va s'associer avec le quark celibataire pour former un meson, et l'autre va aller completer l'autre ensemble.

C'est interessant, pourrais tu développer cette idée Oswald ? A quelle distance minimum ce couple particule-antiparticule peut il se former ? Pourquoi ces derniers ne s'annihilent-ils pas directement ? Ce que j'aimerais avant tout comprendre, c'est cette création à partir du vide. Si tu as un schéma avec je suis preneur, j'aime bien schématiser

[Maulus]

sortir du vide ? comme si l'antiquark sortait d'une autre dimension pour venir chez nous completer le manque ?
sa me sidère

[Oswald_le_fort]

Du coup, si un quark s'eloigne trop des autres, une energie va etre disponible, et pouf, une paire quark anti-quark va sortir du vide et un des deux va s'associer avec le quark celibataire pour former un meson, et l'autre va aller completer l'autre ensemble.

C'est interessant, pourrais tu développer cette idée Oswald ? A quelle distance minimum ce couple particule-antiparticule peut il se former ? Pourquoi ces derniers ne s'annihilent-ils pas directement ? Ce que j'aimerais avant tout comprendre, c'est cette création à partir du vide. Si tu as un schéma avec je suis preneur, j'aime bien schématiser

Ben en fait, c'est pas facile du tout. Tu n'as jamais entendu parle de la creation de paire ? On en a beaucoup parle quand on parlait des TN, en particulier du rayonement de Hawking... Si ca ne te rappelle rien, je t'invite a aller jeter un oeil sur cette serie d'echange entre je ne sais plus qui et Bongo. En gros, tu peux extraire une tres grande quantite d'energie du vide pour un tres petit lapse de temps, a cause de Heisenberg, et ca fait ce qu'on appelle des creations de paires particules anti-particules. Dans le cas des quarks, c'est ce qui se passe : deux quarks tendent a ce separer, donc la force augmente, et l'energie aussi. A un moment, pouf, une paire particule anti-particule (des quark) sort du vide ou plutot est cree a partir de l'energie disponible. Et ces deux nouveaux quarks vont de materialiser et completer la paire en separation, mais du coup, comme les nouvelles entites seront neutres de tout points de vue, il n'y aura plus d'attraction entre les deux. Sauf qu'il restera bien sur tout un tas d'echange de gluons en permanence, mais ca on sait pas calculer.

Je ne sais plus la portee de l'interaction forte, donc je peux pas repondre a ta question sur la distance... Et pourquoi ils ne s'annihilent pas directement, c'est au dessus.

Maulus : non, l'anti quark vient toujours avec un quark. Principe de creation de paires, voir ci-dessus.