Physique au-delà du modèle standardLa physique au-delà du modèle standard se rapporte aux développements théoriques de la physique des particules nécessaires pour expliquer les défaillances du modèle standard, telles que l'origine de la masse, le problème de la violation CP de l'interaction forte, les oscillations des neutrinos, l'asymétrie matière-antimatière, et la nature de la matière noire et de l'énergie noire.
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.
LeptogénèseEn cosmologie, la leptogénèse est la formation des leptons dans l'Univers primitif. Les processus responsables de cette leptogénèse, encore mal compris, ont notamment produit une asymétrie entre les leptons et les antileptons peu après le Big Bang, entraînant la domination actuelle des leptons sur les antileptons.
Asymétrie baryoniqueL'asymétrie baryonique réfère à l'excès de la matière baryonique sur l'antimatière baryonique dans l'univers observable. Bien que plusieurs hypothèses soient émises pour expliquer cet excès, dont la plupart concernent la baryogénèse, aucune d'elles ne fait consensus, et l'asymétrie baryonique demeure l'un des problèmes non résolus de la physique. La plupart des hypothèses formulées à propos de l'asymétrie baryonique impliquent la modification du modèle standard en physique des particules afin de permettre que certaines réactions (surtout celles impliquant l'interaction faible) puissent se réaliser plus facilement que leur contraire.
SphaléronEn physique des particules, un sphaléron (σφαλερός, pouvant se traduire par « glissant ») est une solution des équations de champ électrofaible selon le modèle standard. Indépendante du temps, elle implique une violation du nombre baryonique et leptonique. Impliquant plusieurs processus qui ne peuvent pas être illustrés par des diagrammes de Feynman, ces derniers sont considérés comme . Géométriquement, un sphaléron est un point-selle de l'énergie potentielle électrofaible.
Universvignette|redresse=1.8|Représentation à l'échelle logarithmique de l'Univers observable. Au centre figure le Système solaire et, à mesure qu'on s'en éloigne, les étoiles proches, le bras de Persée, la Voie lactée, les galaxies proches, le réseau des structures à grande échelle, le fond diffus cosmologique et, à la périphérie, le plasma invisible du Big Bang. L'Univers, au sens cosmologique, est l'ensemble de tout ce qui existe, décrit à partir d'observations scientifiques et régi par des lois physiques.
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.
Matière noirevignette|redresse=1.1|Répartition de la densité d'énergie de l'Univers après exploitation des premières données du satellite Planck. La matière noire en est une des composantes principales. La matière noire ou matière sombre, est une catégorie de matière hypothétique, invoquée dans le cadre du Modèle ΛCDM pour rendre compte de certaines observations astrophysiques, notamment les estimations de la masse des galaxies ou des amas de galaxies et les propriétés des fluctuations du fond diffus cosmologique.
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.
Baryogénèsevignette|upright=2|La baryogénèse se serait produite après l'inflation (en beige), mais bien avant la première seconde suivant le Big Bang. Elle se situerait dans les parties jaune-orange du schéma ci-dessus. En cosmologie, le terme baryogénèse désigne une ou des périodes de formation des baryons au sein de l'univers primordial. Ainsi, d'après la théorie du Big Bang, lors des premiers instants de l'Univers, ce dernier était trop chaud pour permettre l'existence de la matière.
Halo de matière noirevignette|Halo de matière noire créé par une simulation cosmologique à N corps. Un halo de matière noire est un composant hypothétique d'une galaxie qui enveloppe le disque galactique et s'étend bien au-delà des limites visibles de la galaxie. La masse du halo est la portion dominante de la masse totale de la galaxie. Étant donné qu'ils sont constitués de matière noire, les halos ne peuvent pas être observés directement, mais leur existence est déduite de leurs effets sur le mouvement des étoiles et du gaz dans les galaxies.
Matière noire chaudeLa matière noire chaude (HDM pour hot dark matter) est une forme hypothétique de matière noire qui consiste en particules se déplaçant à une vitesse très proche de celle de la lumière. Le meilleur candidat à cette identité est le neutrino. Les neutrinos ont des masses infinitésimales et ne participent pas à deux des quatre forces fondamentales, l'interaction électromagnétique et l'interaction forte. En revanche, ils participent effectivement à l'interaction faible et à la gravité, mais du fait de l'intensité très faible de ces forces, ils sont difficiles à détecter.
Chirality (physics)A chiral phenomenon is one that is not identical to its (see the article on mathematical chirality). The spin of a particle may be used to define a handedness, or helicity, for that particle, which, in the case of a massless particle, is the same as chirality. A symmetry transformation between the two is called parity transformation. Invariance under parity transformation by a Dirac fermion is called chiral symmetry. Helicity (particle physics) The helicity of a particle is positive (“right-handed”) if the direction of its spin is the same as the direction of its motion.
Isospin faibleEn physique des particules, l'isospin faible sous l'interaction faible correspond à l'isospin sous l'interaction forte. L'isospin faible est habituellement représenté par le symbole Tz ou IW. Les leptons ne sont pas soumis à l'interaction forte et donc l'isospin n'est pas défini pour eux. Mais tous les fermions élémentaires peuvent se grouper en multiplets sous l'interaction faible, de la même manière que, sous l'interaction forte, l'isospin crée des multiplets de hadrons de particules qui sont imperceptibles.
Chiral symmetry breakingIn particle physics, chiral symmetry breaking is the spontaneous symmetry breaking of a chiral symmetry – usually by a gauge theory such as quantum chromodynamics, the quantum field theory of the strong interaction. Yoichiro Nambu was awarded the 2008 Nobel prize in physics for describing this phenomenon ("for the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics").
Forme de l'Universthumb|Les trois formes possibles de l'Univers (voir l'article courbure spatiale). Le modèle le plus probable en 2016 est celui de l'Univers plat. Le terme "forme de l'Univers", en cosmologie, désigne généralement soit la forme (la courbure et la topologie) d'une section spatiale de l'Univers (« forme de l'espace-temps »), soit, de façon plus générale, la forme de l'espace-temps tout entier. Selon les observations astronomiques, l'Univers apparaît plat, avec toutefois une marge d'erreur de 0,4 %.
Violation de CPEn physique des particules, la violation de CP est une violation de la symétrie CP, c'est-à-dire de la combinaison de la symétrie C (symétrie de conjugaison de charge) et de la symétrie P (symétrie de parité). La symétrie CP indique que les lois de la physique devraient être les mêmes si une particule est échangée avec son antiparticule (symétrie C) tandis que ses coordonnées spatiales sont inversées (symétrie P, ou « miroir »).
LeptonEn physique des particules, un lepton est une particule élémentaire de spin qui n'est pas sensible à l'interaction forte. La famille des leptons est constituée des électrons, des muons, des tauons, des neutrinos respectifs et des antiparticules de toutes celles-ci. Le terme lepton provient du mot grec (« léger ») et se réfère à la faible masse du premier lepton découvert, l'électron, par rapport aux nucléons.
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, .
Destin de l'Universvignette|alt=Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch.|Une animation du comportement supposé d'un Big Crunch. La question du destin de l'Univers fait partie des questions fondamentales de la cosmologie. Elle a trait à l'évolution future de l'expansion de l'Univers. Pendant longtemps elle a été focalisée sur la question de savoir si l'expansion observée actuellement se poursuivrait indéfiniment, ou bien s'interromprait pour laisser place à une phase de contraction menant au Big Crunch, un effondrement général de l'Univers, analogiquement inverse du Big Bang.
