Dans le monde astral, le temps et l'espace ne sont pas fixes. On peut voyager instantanément d'un point à un autre, comme si les lois de la relativité étaient suspendues. Cela ressemble étrangement au concept quantique de non-localité, où deux particules peuvent être connectées instantanément, peu importe la distance qui les sépare.

 

Le terme relativité se réfère au temps et à l'espace. Selon Galilée et Newton, temps et espace étaient des entités absolues, et les systèmes en mouvement de l'univers dépendaient de ce temps et de cet espace absolus. C'est sur cette conception que s'est construite la science de la mécanique. Les formules qui en résultent suffisent pour tous les mouvements lents, mais on constate qu'elles ne sont pas adaptées aux mouvements rapides de l'électrodynamique.

Même si nous ne pouvons pas les voir, nous savons que ces particules virtuelles sont "vraiment là" dans le vide car elles laissent une trace détectable de leurs activités. L'un des effets des photons virtuels*, par exemple, est de produire un léger changement dans les niveaux d'énergie des atomes. Ils provoquent également un effet d'entraînement, un changement minime dans le moment magnétique des électrons. Ces minuscules mais significatives altérations ont été mesurées avec une grande précision grâce à des techniques spectroscopiques.

Il est actuellement très improbable que les éléments chimiques encore indivisibles soient des substances absolument irréductibles. Il semble plutôt que les atomes des éléments ne soient pas les constituants finaux, mais seulement les constituants immédiats des molécules des éléments et des composés - la molécule étant la première division de la matière, les atomes étant considérés comme le second ordre, à leur tour constitués de particules de matière d'un troisième ordre plus élevé.

(Spéculant en 1870 sur l'existence de particules subatomiques, dans la remarque d'ouverture de l'article par lequel il s'est imposé comme co-découvreur de la loi périodique).

kvantovyy (квантовый) : terme polysémique, étroitement lié à la mécanique quantique et à ses concepts fondamentaux. Peut être utilisé dans différents contextes pour désigner :

- Des phénomènes physiques: par exemple, "квантовое явление" (phénomène quantique) désigne un phénomène qui ne peut pas être expliqué par la physique classique et qui nécessite la mécanique quantique pour être compris.

- Des objets physiques : par exemple, "квантовая частица" (particule quantique) désigne une particule élémentaire, comme un électron ou un photon, dont le comportement est régi par la mécanique quantique.

- Des technologies : par exemple, "квантовый компьютер" (ordinateur quantique) désigne un ordinateur qui utilise les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs.

La découverte des quanta a conduit au développement de la mécanique quantique, une théorie physique qui décrit le comportement de la matière et de l'énergie à l'échelle atomique et subatomique. La mécanique quantique a introduit des concepts nouveaux et parfois contre-intuitifs, tels que la dualité onde-particule, le principe d'incertitude et l'intrication quantique.

Le terme "quantique" est parfois utilisé dans un sens plus large, voire métaphorique, pour désigner quelque chose qui est discontinu, discret ou qui présente des propriétés étranges et inattendues.

En résumé "квантовый" est un terme riche et complexe qui renvoie à un concept fondamental de la physique quantique. Il est important de comprendre sa signification précise dans chaque contexte.

Sous l'apparente complexité de l'univers se cache une élégante dichotomie : toutes les particules fondamentales se répartissent en deux royaumes distincts, les bosons et les fermions, régissant respectivement les forces et la matière. Cette division binaire structure l'essence même de la réalité physique.

Les deux royaumes des particules

Les bosons, nommés en hommage à Satyendra Nath Bose, se caractérisent par leur capacité à coexister dans des états identiques. Comme les photons formant un rayon laser, ils peuvent s'empiler à l'identique dans le même état quantique. Ce comportement collectif sous-tend toutes les forces fondamentales :

- Les photons médiatisent la force électromagnétique

- D'autres bosons orchestrent les forces nucléaires

- Les hypothétiques gravitons relèveraient aussi de cette famille1.

Les fermions, honorant Enrico Fermi, obéissent au principe d'exclusion : deux particules identiques ne peuvent occuper le même état quantique. Cette règle façonne la diversité de la matière :

- Les électrons s'organisent en couches atomiques distinctes, engendrant la richesse chimique du tableau périodique

- Les quarks (constituants des protons et neutrons) et neutrinos sont des fermions fondamentaux

- Leur nature exclusive empêche l'effondrement de la matière1.

Genèse historique et découvertes clés

En 1924, Bose établit avec Einstein la statistique quantique des bosons, décrivant leur aptitude à occuper simultanément un même état. Fermi et Dirac résolurent indépendamment en 1926 le paradoxe des électrons dans les métaux, révélant leur nature fermionique et leur obéissance au principe d'exclusion1.

Spin et théorème fondamental

La distinction s'incarne dans une propriété quantique :

- Les bosons possèdent un spin entier (0,1,2...)

- Les fermions exhibent un spin demi-entier (1/2, 3/2...)1.

Le théorème spin-statistique (Fierz-Pauli, 1939-1940) démontre l'indissociabilité de ces deux caractéristiques : toute violation conduirait à briser des principes physiques sacrés comme la causalité.

Implications dimensionnelles

Notre univers tridimensionnel n'autorise que ces deux types de particules. Cependant :

- En 2D, émergent des anyons aux propriétés hybrides

- En 1D, la distinction bosons/fermions s'efface, révélant une unité sous-jacente.

Cette dualité particulaire, née des travaux visionnaires de Bose, Fermi, Dirac et Einstein, demeure l'un des piliers les plus profonds expliquant l'architecture de notre réalité physique.

 

Quelle est cette physique inconnue soulevée par le LHC ?

Une équipe internationale de chercheurs a observé pour la première fois une forme de désintégration inédite du boson de Higgs, jetant un éclairage nouveau sur les mystères de l'Univers et suggérant l'existence de phénomènes physiques encore inexplorés. Cette découverte, fruit de l'analyse de données recueillies lors des collisions de protons au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) du CERN, marque un pas de géant dans notre compréhension du monde subatomique.

Le boson de Higgs, une particule élémentaire prédite dans les années 1960 et découverte avec certitude en 2012, joue un rôle crucial dans le Modèle standard de la physique des particules. Il est associé à un champ, omniprésent dans l'Univers, qui confère leur masse aux autres particules. Sa capacité à interagir avec diverses particules et champs avait été mesurée avec précision, confirmant les prédictions jusqu'à présent.

L'observation récente concerne une désintégration du boson de Higgs en un photon, ou quantum de lumière, et un boson Z, une particule sans charge électrique impliquée dans la transmission de la force faible, l'une des quatre forces fondamentales de l'Univers. Selon la théorie, ce processus est extrêmement rare, survenant environ 15 fois sur 10 000 désintégrations. Toutefois, les données recueillies par les collaborations ATLAS et CMS montrent un taux de désintégration supérieur, à 34 occurrences pour 10 000, ce qui soulève des questions sur la possibilité de nouvelles particules ou forces au-delà du Modèle standard.

Cette différence notable par rapport aux prédictions théoriques, bien qu'encore insuffisante pour exclure une fluctuation statistique, suggère la possibilité d'une nouvelle physique. Elle ouvre notamment la porte à des théories telles que la supersymétrie, qui propose une relation entre les particules de demi-spin et de spin entier, offrant des réponses potentielles à certaines des grandes énigmes de la physique, comme la nature de la matière noire et l'énorme écart entre les forces faible et gravitationnelle.

La détection de cette désintégration a nécessité une analyse minutieuse des résultats des collisions de protons au LHC, où les scientifiques ont dû compenser l'incapacité à observer directement le boson Z en mesurant l'énergie des électrons ou des muons produits lors de sa désintégration. Cette prouesse technique souligne l'extraordinaire précision avec laquelle les physiciens peuvent aujourd'hui tester les fondements de notre compréhension de l'Univers.

Les chercheurs se tournent désormais vers l'avenir, avec l'anticipation de données encore plus précises provenant de la prochaine phase du LHC et du futur Grand Collisionneur de Hadrons à haute luminosité, promettant des découvertes sur la structure fondamentale de la matière.

 

Le CERN relance la recherche des " particules fantômes " de l'Univers

Les scientifiques européens du CERN vont lancer la construction d'un nouvel accélérateur de particules, dans l'espoir d'identifier enfin les "particules cachées" de l'Univers.

Les scientifiques du plus grand accélérateur de particules du monde vont disposer d'un nouvel outil qui, selon les chercheurs, pourrait les aider à découvrir la face cachée de l'Univers.

L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) va entamer la construction d'un nouveau supercollisionneur, le "Futur collisionneur circulaire", qui sera 1 000 fois plus sensible aux particules dites "cachées", ou "fantômes", que l'équipement actuel utilisé par l'organisation.

Les accélérateurs de particules permettent aux scientifiques de recréer les conditions du Big Bang, la théorie physique qui décrit l'apparition de l'Univers.

Dans ce nouvel appareil, les particules seront projetées contre une surface solide, et non plus les unes contre les autres comme dans les accélérateurs actuels. 

Le collisionneur fait partie du projet SHiP (Search for Hidden Particles) du CERN, un projet en gestation depuis dix ans qui permettra d'étudier certaines des particules les plus discrètes de l'espace.

Richard Jacobsson, physicien principal au CERN, affirme que ce projet pourrait constituer une "avancée considérable" qui redéfinirait la compréhension de la création de l'Univers.

" SHiP est l'une de ces expériences qui pourraient changer le paradigme scientifique et nous faire entrer dans un tout nouveau domaine de connaissances, non seulement sur notre Univers, mais aussi sur notre position dans celui-ci", avance Richard Jacobsson lors d'une interview.

"La plupart des hypothèses que nous avons formulées jusqu'à présent pourraient être réévaluées".

Selon le physicien, les scientifiques n'ont jamais réussi à détecter ce type de particules, car ils ne disposaient pas de la technologie adéquate.

Que sont les particules fantômes ?

D'après Richard Jacobsson, tout ce que nous pouvons voir à l'œil nu depuis l'espace, y compris les étoiles et les planètes, représente environ 5 % de la matière réelle de l'Univers.

Les 95 % restants se répartissent, selon les connaissances actuelles, entre environ 26 % de matière noire et 69 % d'énergie noire, selon le physicien.

Les scientifiques utilisent actuellement le "modèle standard", qui comprend 17 particules différentes, pour expliquer la composition de l'Univers.

En 2012, les scientifiques du CERN ont découvert une nouvelle particule du modèle standard, le boson de Higgs, grâce au Grand collisionneur de hadrons, une découverte qui leur a valu le prix Nobel de physique un an plus tard.

Depuis, les tentatives d'utiliser ce même collisionneur pour mesurer les particules cachées - qui pourraient également constituer la matière noire et l'énergie noire, mais ne font pas partie du modèle standard - se sont toutes soldées par des échecs.

" La découverte du boson de Higgs a comblé un vide sans pour autant prédire quelque chose de nouveau", déclare Richard Jacobsson.

"L'idée de ce projet est née presque par hasard, d'un partenariat entre des personnes issues de différents domaines et désireuses d'explorer la physique sous un autre angle".

Les particules "cachées" ou "fantômes" sont invisibles et ont des connexions physiques plus faibles que les particules déjà découvertes, ce qui les rend difficiles à détecter.

Le Grand collisionneur de hadrons du CERN peut détecter les particules jusqu'à un mètre du site de la collision, mais les particules cachées restent invisibles beaucoup plus longtemps avant de se révéler.

Les détecteurs du nouveau collisionneur du projet SHiP seront donc placés plus loin et produiront davantage de collisions sur une toile de fond fixe afin d'identifier plus facilement ces particules.

La construction des nouvelles installations souterraines du SHiP débutera en 2026 et les premières expériences pourraient avoir lieu vers 2032.

Le futur collisionneur circulaire, quant à lui, sera mis en service dans le courant des années 2040, mais n'atteindra son plein potentiel qu'en 2070, selon des informations rapport de la BBC.

Votre corps n’est qu’une illusion de matière : la vérité sur l’origine de la masse

Nous avons tous appris que nous sommes faits de matière, constitués d’atomes et de particules élémentaires. Mais saviez-vous que la masse de votre corps ne vient pas réellement de la matière elle-même ? En réalité, elle provient presque entièrement d’une source inattendue : l’énergie. Cette idée, qui peut sembler étrange au premier abord, repose sur des principes fondamentaux de la physique moderne, notamment la célèbre équation d’Einstein E = mc².

Le champ de Higgs : un rôle surestimé ?

On entend souvent dire que la masse provient du champ de Higgs, une théorie développée dans les années 1960 pour expliquer pourquoi certaines particules subatomiques ont une masse. Ce champ, dont l’existence a été confirmée en 2012 avec la découverte du boson de Higgs au CERN, joue effectivement un rôle dans la masse des particules comme les électrons et les quarks.

Cependant, le champ de Higgs n’est pas la principale source de masse dans l’univers. En réalité, il ne représente qu’une infime partie de la masse totale des objets qui nous entourent, y compris celle de votre propre corps.

D’où vient réellement la masse ?

Pour comprendre l’origine véritable de la masse, il faut examiner la structure de la matière à un niveau plus profond. Votre corps est composé d’atomes, qui eux-mêmes sont constitués d’un noyau (fait de protons et de neutrons) entouré d’un nuage d’électrons. Or, si on pèse ces composants séparément, on découvre un fait surprenant : la masse des électrons est presque négligeable, et la somme des masses des quarks à l’intérieur des protons et des neutrons est bien inférieure à la masse totale de ces particules.

En réalité, environ 99 % de votre masse ne vient pas des quarks eux-mêmes, mais de l’énergie qui les maintient ensemble. Cette énergie provient d’une force fondamentale appelée interaction forte, qui relie les quarks entre eux à l’intérieur des protons et des neutrons.

Einstein avait raison : la masse, c’est de l’énergie

La clé pour comprendre cette énigme se trouve dans l’équation E = mc² d’Albert Einstein, qui établit que l’énergie et la masse sont interchangeables. À l’intérieur des protons et des neutrons, les quarks se déplacent à des vitesses extrêmement élevées, proches de celle de la lumière. Cette vitesse génère une énorme quantité d’énergie cinétique, et selon Einstein, cette énergie se convertit en masse.

De plus, l’interaction forte qui lie les quarks ensemble agit comme un ressort ultra-puissant. Plus la force est intense, plus l’énergie accumulée est grande, et cette énergie contribue également à la masse des protons et des neutrons.

En résumé, la masse que nous mesurons ne provient pas directement des particules de matière elles-mêmes, mais de l’énergie qui les maintient en place et les fait interagir.

Une vision révolutionnaire de la matière

Cette découverte bouleverse notre perception de la matière. Nous avons tendance à voir le monde en termes d’objets solides et tangibles, mais en réalité, la masse que nous percevons est une manifestation de l’énergie en mouvement à des échelles subatomiques.

Ce concept explique également pourquoi les scientifiques s’intéressent tant aux accélérateurs de particules comme le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) du CERN. En provoquant des collisions à très haute énergie entre des particules, ces machines permettent de recréer les conditions extrêmes qui ont façonné l’univers et d’étudier en détail l’origine de la masse.

D’un point de vue pratique, cette compréhension de la masse ne change pas notre quotidien : vous ne vous réveillerez pas demain matin en flottant dans les airs ! Cependant, elle ouvre des perspectives fascinantes sur la nature même de la réalité. Nous ne sommes pas faits de matière au sens classique du terme, mais plutôt d’énergie en perpétuel mouvement.

Cela remet aussi en question notre vision de ce qui est " réel ". Si la masse est simplement une forme d’énergie, alors notre perception de la solidité et du poids des objets est une illusion émergente, résultant de lois physiques fondamentales qui régissent l’univers à une échelle invisible à l’œil nu.