Physique des particulesLa physique des particules ou la physique subatomique est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules.
Particule élémentaireEn physique des particules, une particule élémentaire, ou particule fondamentale, est une particule dont on ne connaît pas la composition : on ne sait pas si elle est constituée d'autres particules plus petites. Les particules élémentaires incluent les fermions fondamentaux (quarks, leptons, et leurs antiparticules, les antiquarks et les antileptons) qui composent la matière et l'antimatière, ainsi que des bosons (bosons de jauge et boson de Higgs) qui sont des vecteurs de forces et jouent un rôle de médiateur dans les interactions élémentaires entre les fermions.
Particule subatomiqueUne particule subatomique est un composant de la matière. Elle a une taille inférieure à celle d'un atome. On distingue les particules élémentaires des particules composites. La branche de la physique qui les étudie est appelée la physique des particules. Modèle standard (physique des particules) La recherche sur les particules subatomiques a permis de mettre en évidence : d'une part, les constituants atomiques tels que les protons, les neutrons et les électrons, ainsi que leurs constituants (notamment les quarks) ; d'autre part, les particules produites par les phénomènes de rayonnement et de dispersion, tels que les photons, les neutrinos, et les muons.
Boson de Higgsthumb|De gauche à droite : Kibble, Guralnik, Hagen, Englert et Brout, en 2010. Le boson de Higgs ou boson BEH, est une particule élémentaire dont l'existence, postulée indépendamment en juin 1964 par François Englert et Robert Brout, par Peter Higgs, en août, et par Gerald Guralnik, Carl Richard Hagen et Thomas Kibble, permet d'expliquer la brisure de l'interaction unifiée électrofaible (EWSB, pour l'anglais ) en deux interactions par l'intermédiaire du mécanisme de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble et d'expliquer ainsi pourquoi certaines particules ont une masse et d'autres n'en ont pas.
Particule matérielleLe terme « particule matérielle » (material particle en anglais) désigne une petite portion d'un corps, de matière solide ou fluide, constituée d'un nombre suffisamment grand de particules élémentaires. La matière est pleine de vide. Un corps de matière solide ou fluide est un domaine discontinu de particules composites (protons, neutrons), elles-mêmes composées de particules élémentaires. Les dimensions des particules élémentaires sont très petites devant les distances qui les séparent.
Particle Data GroupLe Particle Data Group est une collaboration internationale de physiciens des particules compulsant et réanalysant les résultats publiés relatifs aux propriétés des particules élémentaires et des interactions fondamentales. Il publie également des revues sur les résultats théoriques importants d'un point de vue phénoménologique comme en cosmologie. Le Particle Data Group publie biannuellement sa Review of Particle Physics (Revue de la physique des particules) en version poche, appelé le Particle Data Booklet (Livret de données sur les particules).
Interaction faiblethumb|right|330px|L'interaction faible déclenche la nucléosynthèse dans les étoiles. L'interaction faible (aussi appelée force faible et parfois force nucléaire faible) est l'une des quatre interactions fondamentales de la nature, les trois autres étant les interactions électromagnétique, forte et gravitationnelle. Elle est responsable de la désintégration radioactive de particules subatomiques et est à l'origine de la fusion nucléaire dans les étoiles.
NeutrinoLe neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Les neutrinos sont des fermions de , plus précisément des leptons. Ils sont électriquement neutres. Il en existe trois « saveurs » : électronique, muonique et tauique. L’existence du neutrino a été postulée pour la première fois en 1930 par Wolfgang Pauli pour expliquer le spectre continu de la désintégration bêta ainsi que l’apparente non-conservation du moment cinétique, et sa première confirmation expérimentale remonte à 1956.
Oscillation des neutrinosvignette|Phénomène périodique L'oscillation du neutrino est un phénomène de la mécanique quantique dans lequel un neutrino créé avec une certaine saveur leptonique (neutrino électronique, muonique ou tauique) peut être mesuré plus tard ayant une saveur différente. La probabilité d'avoir une valeur donnée de cette propriété varie de façon périodique alors que la particule se propage. L'oscillation du neutrino est d'intérêt tant théorique qu'expérimental, puisque l'observation de ce phénomène implique la non-nullité de la masse de la particule, .
Boson de jaugeEn physique des particules, un boson de jauge est une particule élémentaire de la classe des bosons qui agit comme porteur d'une interaction élémentaire. Plus spécifiquement, les particules élémentaires dont les interactions sont décrites par une théorie de jauge exercent l'une sur l'autre des forces par échange de bosons de jauge, généralement sous forme de particules virtuelles. Le modèle standard décrit trois sortes de bosons de jauge : les photons, les bosons W et Z et les gluons.
Bosons W et ZIn particle physics, the W and Z bosons are vector bosons that are together known as the weak bosons or more generally as the intermediate vector bosons. These elementary particles mediate the weak interaction; the respective symbols are _W boson+, _W boson-, and _Z boson0. The _W boson+- bosons have either a positive or negative electric charge of 1 elementary charge and are each other's antiparticles. The _Z boson0 boson is electrically neutral and is its own antiparticle. The three particles each have a spin of 1.
Interaction fortethumb|250px|alt=Représentation des quarks dans un proton : deux quarks Up et un quark Down, chacun d'un couleur différente, liés par l'interaction forte.|L'interaction forte lie les quarks dans les nucléons, ici dans un proton. L'interaction forte, ou force forte, appelée parfois force de couleur, ou interaction nucléaire forte, est l'une des trois interactions entre particules élémentaires de la matière dans le modèle standard aux côtés de l'interaction électromagnétique et de l'interaction faible.
Saveur (physique)La saveur, en physique des particules, est une caractéristique permettant de distinguer différents types de leptons et de quarks, deux sous-familles des fermions. Les leptons se déclinent en trois saveurs et les quarks en six saveurs. Les saveurs permettent de distinguer certaines classes de particules dont les autres propriétés (charge électrique, interactivité) sont similaires. Les dénominations des saveurs ont été introduites par Murray Gell-Mann, baptisant le quark étrange lors de la détection du kaon en 1964.
Supernova neutrinosSupernova neutrinos are weakly interactive elementary particles produced during a core-collapse supernova explosion. A massive star collapses at the end of its life, emitting on the order of 1058 neutrinos and antineutrinos in all lepton flavors. The luminosity of different neutrino and antineutrino species are roughly the same. They carry away about 99% of the gravitational energy of the dying star as a burst lasting tens of seconds. The typical supernova neutrino energies are 10MeV.
BosonEn mécanique quantique, un boson est une particule subatomique de spin entier qui obéit à la statistique de Bose-Einstein. Le théorème spin-statistique différencie les bosons des fermions, qui ont un spin demi-entier. La famille des bosons inclut des particules élémentaires : les photons, les gluons, les bosons Z et W (ce sont les quatre bosons de jauge du modèle standard), le boson de Higgs (découvert en 2012), et le graviton encore théorique ; ainsi que des particules composites (les mésons et les noyaux qui ont un nombre de masse pair comme le deutérium, l'hélium 4 ou le plomb 208) ; et quelques quasi-particules (paires de Cooper, plasmons et phonons).
Neutrino stérileLe neutrino stérile est un type hypothétique de neutrino qui n'interagit via aucune des interactions fondamentales du modèle standard de la physique des particules, hormis la gravité. C'est un neutrino dextrogyre (autrement dit à chiralité droite) léger ou bien un antineutrino lévogyre qui pourrait s'ajouter au modèle standard, et prendre part aux phénomènes tels que le mélange des neutrinos. Le terme neutrino stérile est utilisé pour le distinguer du neutrino actif du modèle standard, qui dispose d'une charge pour l'interaction faible.
Baryon LambdaEn physique des particules, les baryons Lambda, notés par la lettre grecque (majuscule), sont des baryons instables constitués de trois quarks : un quark up, un quark down et, soit un quark bottom (c'est alors un baryon 0b), soit un quark charmé (baryon +c), soit un quark étrange (baryon 0, également appelé hypéron ). Le premier baryon Lambda découvert fut le 0 en 1947. Sa durée de vie, quoique très courte, était plus longue que prévu : 10-10 secondes (on s'attendait à une durée de vie mille fois plus courte).
Modèle standard de la physique des particulesvignette|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.
Grand collisionneur de hadronsvignette|Tunnel du LHC avec le tube contenant les électroaimants supraconducteurs. Le Grand collisionneur de hadrons (en anglais : Large Hadron Collider — LHC), est un accélérateur de particules mis en fonction en 2008 au CERN et situé dans la région frontalière entre la France et la Suisse entre la périphérie nord-ouest de Genève et le pays de Gex (France). C'est le plus puissant accélérateur de particules construit à ce jour, a fortiori depuis son amélioration achevée en 2015 après deux ans de mise à l'arrêt.
Boson vecteurEn physique des particules, un boson vecteur est un boson de spin égal à 1. Les bosons vecteurs considérés comme particules élémentaires dans le modèle standard sont les bosons de jauge, porteurs de force des interactions fondamentales : le photon de l'électromagnétisme, les bosons W et Z de l'interaction faible et les gluons de l'interaction forte. Certaines particules composites sont des bosons vecteurs, par exemple n'importe quel méson vecteur (quark et antiquark).
