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LE MODELE STANDARD ou Et si on récapitulait ?

LE MODELE STANDARD
ou
Et si on récapitulait ?

Maintenant que nous avons fait le tour de toutes les particules élémentaires de matière (fermions) et des particules vecteurs (bosons) des 4 forces fondamentales de l'Univers, nous sommes en mesure d'en faire la synthèse. Cette synthèse des connaissances actuelles, sans doute provisoire, s'appelle le modèle standard.
Ce modèle s'appuie sur la physique quantique et la relativité et bénéficie d'un très large consensus dans la communauté des physiciens des particules. Il utilise un formalisme mathématique très élaboré et très hermétique pour le non-spécialiste. La puissance de ce formalisme vient de ce qu'il a permis de prédire l'existence de particules (par exemple les bosons intermédiaires) qui ont été découvertes expérimentalement par la suite. L'électrodynamique et lachromodynamique quantique font partie de ce modèle et permettent d'expliquer toutes les interactions sauf la gravitation (le graviton n'a jamais été détecté).

Ce modéle permet donc d'expliquer tous les phénomènes observables à l'échelle des particules.
On peut le résumer par deux tableaux: 


FERMIONS: particules de matière  Spin = 1/2...
QUARKS
Q =  2/3
quark up            uquark charm          cquark top                t
QUARKS
Q = -1/3
quark down         dquark strange         squark bottom          b
LEPTONS
Q =  -1
électron              e-muon                   m-tau                        t-
 LEPTONS
Q =  0
neutrino
électronique        ne
neutrino
muonique           nm
neutrino
du tau                  nt
Autre tableau FERMIONS
Nous avons donc 12 particules élémentaires auxquelles il faut ajouter les 12 antiparticules correspondantes = 24 particules élémentaires . 
 
BOSONS: particules médiatrices d'interaction Spin = 1...
Bosoninteractionportéeintensitéacteurscharge sensible
graviton ?gravitationnelleinfinie10 -38toutes les particulesmasse,
énergie
photonélectro-
magnétique
infinie10 -2tous les fermions
sauf neutrinos
charge Q
électrique
gluonsforte10 -15  m.1tous les quarkscharge de
couleur
3 bosons:
W+ W- Z0
faible10 -18 m.10 -7tous les fermionscharge faible
Autre tableau BOSONS
Nous avons 13 bosons auxquels il faut ajouter les antibosons correspondants.
Rappelons que le photon est sa propre antiparticule et que le graviton reste hypothétique.

N.B.:A ce dernier tableau regroupant tous les bosons, il convient d'en rajouter un: le boson de Higgs qui est également le plus mystérieux de tous. Nous en parlerons dans le chapître traitant de la Grande Unification! 

  Le modèle standard décrit donc finalement une cinquantaine de particules véritablement élémentaires.


Le Modèle Standard n'est sans doute pas la théorie ultime de la matière: ce n'est que la synthèse actuelle de nos connaissances sur la matière.


Le grand rêve des physiciens est de simplifier ce modèle:
  • en unifiant les 4 forces : ce sont les théories de la Grande Unification et de la Superforce. Déjà, l'électromagnétisme et l'interaction faible ont été unifiée en une force électrofaible.
  • en unifiant toutes les particules élémentaires en une seule: c'est la théorie des supercordes et de la supersymétrie