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S’il vous plaît… dessine-moi une particule

49 min
À retrouver dans l'émission

Il y a toutes sortes de particules, des bosons, des fermions, des mésons, des baryons, des leptons, des quarks, des kaons, des muons, des gluons et d’autres qui ont des noms encore plus compliqués. Certaines sont élémentaires. Cela signifie que, pour autant qu’on le sache, elles n’ont pas de structure interne. Les autres ne sont pas élémentaires. Cela signifie qu’on a pu démontrer qu’elles sont composites, c’est-à-dire de particules qui, elles, sont élémentaires.

Pour décrire les particules élémentaires et leurs interactions, les physiciens disposent d’un cadre formel, disons d’un formalisme, qu’ils appellent la théorie quantique des champs. Contrairement à ce qu’on pourrait croire, ce formalisme n’emprunte rien aux techniques agricoles. À coups d’arguments plutôt et même sacrément mathématiques, il défend l’idée que les particules ne sont que les différents états d’excitation d’un champ, d’un champ quantique parce que bon, lequel lui-même n’est pas une « vraie » chose, mais au mieux ce que les mathématiciens appellent un opérateur. Nous voilà ravis de l’apprendre et bien avancés, surtout si, entendant cela, un théoricien de passage se trouvait pris de l’irrésistible envie d’ajouter, histoire de nous éclairer un peu plus encore, qu’à toute particule correspond « une représentation irréductible du groupe de Lorentz inhomogène ».

Même si l’on ne comprend pas ce qui est dit là, on saisit tout de même qu’une particule n’est pas une chose ordinaire, en tout cas pas une chose qui ressemble aux choses que nous avons l’habitude de croiser dans la vie courante. La question qui se pose est donc : une chose qui ne serait pas vraiment une chose, ce serait quoi ? Si l’on va voir du côté du dictionnaire, on découvre vite qu’il ne peut guère nous aider car il nous dit que le mot chose n’a pas de contraire, ou plutôt qu’il n’en a qu’un, c’est rien . Le contraire d’une chose, c’est donc rien, absolument rien. Or, une particule, ce n’est pas rien, puisque c’est toute de même une particule, ce qui est déjà quelque chose….

Mais si une particule n’est ni tout à fait une chose, ni tout à fait rien du tout, qu’est-ce donc ? Avons-nous le droit de dire que la matière se serait comme « déchosifiée » ?

Nathalie Besson
Nathalie Besson Crédits : N. Besson
Intervenants
  • physicienne des particulesl’Institut de recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers au CEA
L'équipe
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Avec la collaboration de
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