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Introduction


Mécanique quantique
 \hat H | \psi\rangle = i\hbar\frac{{\rm d}}{{\rm d}t}|\psi\rangle
Postulats de la mécanique quantique

Histoire de la mécanique quantique

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A chaque type de particule correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) est associé le positron (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron....), et aux quarks, les antiquarks. La première antiparticule observée, un antiélectron (positron) produit par les collisions des rayons cosmiques dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), fut découverte en 1933 par Carl David Anderson (Carl David Anderson (3 septembre 1905 à New York - 11 janvier 1991 à...). Actuellement (octobre 2007), nous ne connaissons pas d'atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que...) d'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière...) à l'état naturel.

En physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) atomique, il est apparu au début du XXe siècle que la description du comportement des particules passe par une équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...) qui ne fixe que le carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...) de certaines grandeurs. Cette équation a donc deux solutions : la solution « ordinaire », correspondant au comportement des particules connues, et une solution correspondant à des particules « théoriques », généralement non observées.

Paul Dirac (Paul Adrien Maurice Dirac (8 août 1902 à Bristol, Angleterre - 20 octobre 1984 à...) a prédit que ces particules ont une existence réelle, observable dans les conditions extrêmes. Des expériences ont confirmé cette prédiction.

Une particule possède une charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de...), un spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque...) ou moment cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) et d'autres nombres quantiques (notamment les nombres leptoniques et baryoniques). L'antiparticule correspondante a des nombres quantiques (charge, nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) leptonique et baryonique, saveur, isospin (En physique des particules, l'isospin est une symetrie de l'intéraction forte qui est...),...) opposés mais la même masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et le même spin.

Par exemple, l'électron a une masse de 9,1.10−31 kg (une énergie de masse (En 1905, Albert Einstein postule que la masse est une des formes que peut prendre l'énergie. Tout...) E = m×c²), une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) électrique q = - 1,6.10−19 coulombs, un spin 1/2. L'antiélectron a la même masse et le même spin, mais une charge électrique opposée : q = + 1,6.10−19 coulombs.

Ainsi une particule et son antiparticule ont toujours une charge électrique opposée.

À chaque particule de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...), correspond une antiparticule d'antimatière, ayant des caractéristiques identiques mais une charge électrique opposée (et de même valeur absolue).
 \begin{matrix}   e^{-} & \Longleftrightarrow & e^{+}  \\ {\acute electron} & {} & {positron} \\ p & \Longleftrightarrow & \bar p \\ {proton} & {} & {antiproton} \\ {\gamma} & \Longleftrightarrow & {\gamma} \end{matrix}

La rencontre d'une particule et de son antiparticule les annihile, émettant une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) correspondante d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) suivant la formule bien connue E=mc2. Cette énergie donne alors naissance à une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) de photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) émis à 180 ° et de même énergie (dans le référentiel du centre de masse). L'énergie totale transportée par les photons sous forme d'impulsion correspond à l'énergie de masse initialement présente dans le système.

Et, inversement, la concentration d'une quantité suffisante d'énergie provoque la création d'un ou plusieurs couples particule-antiparticule.

En raison de leur charge électrique opposée, une particule et son antiparticule placées dans un même champ électromagnétique (Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force...) sont soumises à des forces opposées, ce qui peut servir à les isoler pour étudier les antiparticules. Cependant il est très difficile d'isoler parfaitement une antiparticule: Gabriel Chardin explique qu'il serait probablement impossible de peser un antiélectron.

Pour créer et observer des antiparticules, on emploie un accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs...), qui peut doter les particules d'une énergie telle que les collisions libèrent assez d'énergie pour créer des couples particule-antiparticule.

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