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Modèle standard de la physique des particules

vignette|upright=2.0|Modèle standard des particules élémentaires avec les trois générations de fermions (trois premières colonnes), les bosons de jauge (quatrième colonne) et le boson de Higgs (cinquième colonne). Le modèle standard de la physique des particules est une théorie qui concerne l'électromagnétisme, les interactions nucléaires faible et forte, et la classification de toutes les particules subatomiques connues. Elle a été développée pendant la deuxième moitié du , dans une initiative collaborative mondiale, sur les bases de la mécanique quantique. La formulation actuelle a été finalisée au milieu des années 1970 à la suite de la confirmation expérimentale des quarks. Depuis, les découvertes du quark top (1995), du neutrino tauique (2000) et du boson de Higgs (2012) ont donné encore plus de crédibilité au modèle standard. Toutes les particules du modèle standard ont désormais été observées expérimentalement. Par son succès à expliquer une large variété de résultats expérimentaux, le modèle standard est parfois vu comme une « théorie de presque tout ». C'est une représentation qui s'applique à des objets quantiques et qui tente d'expliquer leurs interactions. Elle est bâtie sur le triptyque particule, force, médiateur, c'est-à-dire qu'elle distingue des familles de particules par les forces auxquelles elles sont sensibles, chaque force s'exerçant au moyen de médiateurs échangés par les particules qui y sont soumises. Ces médiateurs sont connus comme étant des bosons, alors que les particules constituant la matière sont appelés fermions (quarks et leptons). Le modèle standard possède, en 2016, dix-neuf paramètres libres pour décrire les masses des trois leptons, des six quarks, du boson de Higgs et huit constantes pour décrire les différents couplages entre particules. La valeur de chacun de ces paramètres n'est pas fixée par des principes premiers, elle doit être déterminée expérimentalement. Pour les théoriciens, le modèle standard est un paradigme de la théorie quantique des champs, qui met en œuvre un large spectre de phénomènes physiques.

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Exercices associés (32)

Discussion

You heard about electrons and point charges in the lecture. Explain in your own words what an electron and what a point charge is and what their respective properties are. What is the difference and what are the similarities of electrons and point charges? An electron is an elementary physical particle carrying negative charge (u2005−u20051.602u2005⋅u200510⁻¹⁹ C) in an atom. It is the lightest particle carrying charge. Apart from charge an electron has a mass but not a distinguishable radius (often an exper

Un flotteur en mouvement

xa0 The float of a fishing rod floats at the surface of water. This floater has a cylindrical shape with a radius r, a height h and with an homogeneous mass. The float is standing vertically in water and it moves from top to bottom while always staying partially submerged. In addition to its weight, the float is subject to the Archimedian buoyancy

\vec{P_A}

and at a viscous friction force F⃗u2004=u2004u2005−u2005kηv⃗. The volumic mass of the float has a value equal to two third of the one of water : $\rh

Le siphon

We use the siphon of the figure to empty a container of water. At the exit of the tube, the shrinking factor is 0.6. i) What is the water velocity at the exit of the tube? ii) What is the maximal height of the siphon if we want to avoid the formation of bubbles (cavitation) at the top of the siphon? The vapor pressure of water is P_(sat)u2004=u20041765 Pa. The edge of the siphon is located 2m under the bottom of the container. The flow is sufficiently weak so that we can consider the height of fluid constan

Trajectoire de particule dans un champ électrique

A particle of mass m and of charge qu2004>u20040 is moving under the influence of an uniform magnetic field

{\bf B}=(0,0,B_0)

and of an uniform electric field

{\bf E}=(0,E_0,0)

. At the time tu2004=u20040, the particle is located at

{\bf r}_0=(0,y_0,0)

, where y₀u2004=u2004(mv₀/qB₀), and its velocity is

{\bf v}(t=0)=(v_0 +E_0/B_0,0,0)

. Determine the trajectory of the particle. The particle is subject to the Lorentz force:

Choc de particules

A particle of mass m₁, of initial speed v₁u2004=u2004v₁u2006e_(x) collides with a particle of mass m₂, initially at rest, i.e. v₂u2004=u20040. We consider here the case of an elastic collision between the two particles. We denote v′₁u2004=u2004v′₁(cosθ₁u2006e_(x)+sinθ₁u2006e_(y)) and v′₂u2004=u2004v′₂(cosθ₂u2006e_(x)−u2006sinθ₂u2006e_(y)) the speeds after the collision.

Using the conservation laws, write the equations relating the physical variables v₁, m₁, m₂ with the physical variables v′₁, v′₂,

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Estimation of Electron Density and Mean Free Time for Transparent Conductors

Chapter 1: Transparent Conductors[1]¶ Instruction: The purpose of this notebook is to try and find values of electron density and mean free time for a material suitable to be used as a transparent conductors. The final estimate should be the order of the two parameters to be used[2]¶ In [1]: import numpy as np from bokeh.io import push_notebook, output_notebook, show from bokeh.layouts import row, column from bokeh.plotting import figure output_notebook() from ipywidgets import interact from collect

Illustrating Band Structures in Solids: Free Electrons and Atomic Orbitals

In [1]: import numpy as np from numpy import linalg as LA import matplotlib.pyplot as plt

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from ipywidgets import interact, interactive, fixed, interact_manual import ipywidgets as widgets %matplotlib widget The emergence of band structures[1]¶ If you have questions about this notebook, e-mail Oleg Malanyuk (oleg.malanyuk@epfl.ch) This jupyter notebook is intended to provide a illustration of the band structures in solides, starting from the points of v

Simulating Electron Motion in 2D Materials Using the Drude Model - Basic

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"#### First we setup the simulation parameters such as the external electric field, number of electrons (default

Simulating Electron Motion in 2D Materials Using the Drude Model - Advanced

Drude model considers electrons small solid particles traveling through lattices as a stationary array of heavier and bigger atoms. The model use "mean free time" as a measure of the frequency an electron gets scattered. This jupyter notebook makes use of this concept and uses stochastic method to simulate electrons traveling through a 2D material of finite width but infinite length."

First we setup the simulation parameters such as the external electric field, number of electrons (default to 1)

Understanding and Plotting the Discrete Fourier Transform (DFT)

Plotting the DFT[1]¶

                                      [2]Paolo Prandoni, [3]LCAV, EPFL

In this notebook we will look at the practical issues associated to plotting the DFT and in particular the DFT of real-world signals. We will examine how to map the DFT coefficients to real-world frequencies and we will investigate the frequency resolution of the DFT and the effects of zero padding. In [1]:

first our usual bookkeeping

%matplotlib inline import matplotlib import matplotlib.p

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\vec{P_A}

and at a viscous friction force F⃗u2004=u2004u2005−u2005kηv⃗. The volumic mass of the float has a value equal to two third of the one of water : $\rh

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{\bf B}=(0,0,B_0)

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{\bf E}=(0,E_0,0)

. At the time tu2004=u20040, the particle is located at

{\bf r}_0=(0,y_0,0)

, where y₀u2004=u2004(mv₀/qB₀), and its velocity is

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First we setup the simulation parameters such as the external electric field, number of electrons (default to 1)

first our usual bookkeeping

from future import print_function

First we setup the simulation parameters such as the external electric field, number of electrons (default to 1)

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Search for light pseudoscalar boson pairs produced from Higgs boson decays using the 4τ and 2μ2τ final states in proton-proton collisions at s=13 TeV

Search for resonances decaying to an anomalous jet and a Higgs boson in proton–proton collisions at s=13TeV

Search for dark matter production in association with bottom quarks and a lepton pair in proton-proton collisions at s=13 TeV