Divers chercheurs en mai 2019, modèle standard spécial

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Mort: les "inventeurs" de quarks sont morts le 24 mai

Murray Gell-Mann est mort. C'est un esprit original, mais aussi une formidable découverte qui nous a quittés. Ses deux contributions majeures à la science de la physique des particules ont apporté une contribution significative à ce qu'on appelle son "modèle standard". C’est, d’une part, une certaine "rationalisation" des particules (qui lui a valu le prix Nobel de 1969) et en particulier l’invention d’une nouvelle famille de particules, les quarks. au nombre de six (à partir de leurs noms UP, DOWN, TOP, Bottom, CHARM, STRANGE)

En fait, il avait formulé la notion que le proton et le neutron, les deux composants du noyau atomique lui-même, sont constitués d'éléments plus petits, les quarks (nommés en l'honneur du grand poète et auteur James Joyce) OP et DOWN. Il exerce également des quarks semblables aux autres particules subatomiques de type électronique, insensibles aux "interactions fortes" (celles qui expliquent la cohérence des noyaux des atomes), le muon et le lepton Tau (voir tableau un peu plus bas).

Cela a également conduit à une rationalisation des composants matériels avec 16 éléments différents qui constituent la base de ce qu'on appelle le "modèle standard" de la physique des particules.

Nous notons que dans ce tableau, deux composants importants de la "physique" enseignés à l’école ont disparu: le neutron et le proton sont en réalité absents! En fait, à cause de ce modèle, le proton et le neutron sont remplacés par trois quarks

Le proton est composé de trois quarks: deux quarks en haut et un seul quark vers le bas.
Le neutron est également composé de trois quarks: deux quarks vers le bas et un seul quark en haut.

Nous parlons également de nouveaux concepts: bosons, leptones, hadrons. Ces concepts seront expliqués dans le chapitre sur l'équation de base du modèle standard

Un 17ème objet a été ajouté dans les années 70: le boson Brout Engels et Higgs (les deux premiers noms ont été ajoutés après avoir protesté)

Mais à côté de ces découvertes, qui en font l'un des physiciens les plus importants de son temps, Murray Gell Mann est avant tout un esprit vif, curieux et résolu d'origine. Il a également regretté un certain détachement par opposition à sa discipline favorite, la physique. Il a expliqué qu'il ne s'agissait pas d'une passion pour les jeunes, mais plutôt d'une observation de paternité qu'il avait sacrifiée assez tard: "C'était la seule chose matière là où j'étais pauvre au lycée, je la détestais », dit-il sur place Internet de Caltech. "Et puis j'ai choisi la physique, après quoi j'ai commencé à l'aimer. J'ai découvert que mon père avait raison (…) la Mécanique quantique et la relativité était quelque chose de merveilleux. "

Équation du mois: formule simplifiée du modèle standard

Aujourd'hui, l'équation proposée est celle qui contrôle ce qu'on appelle le "modèle standard de physique des particules". Pour comprendre cela, il faut d’abord comprendre le type d’objet mathématique qu’il représente, mais aussi dire quelques mots sur ce "modèle standard", qui est encore aujourd’hui le "modèle inégalé de la physique infiniment petite" (matériel à un degré d'abstraction très éloigné de la plupart des citoyens, même de ceux qui ont une culture scientifique de base)

Cette équation est avant tout un "lagrangien" dites-nous aux spécialistes Mais qu'est-ce qu'un "lagrangien?" En fait, cet outil est un très ancien instrument mathématique et physique, inventé en 1788 par le mathématicien Joseph Louis Lagrange.

Quel est le rang de l'équipe?

la équations égalesDécouverte en 1788 par le mathématicien Joseph Louis Lagrange, est une reformulation de la mécanique classique, en particulier des lois de Newton. Celles-ci sont reformulées à partir de contraintes physiques de base, notamment la loi sur la conservation de l'énergie. "L'ordre juridique" d'un système est une fonction qui permet de réécrire les équations de mouvement du système

La durée de validité des lois de conservation telles que l'énergie ou la quantité de mouvement initialement établie pour des points matériels sera alors simplement assurée de champs électromagnétiques si on peut mettre Les équations de Maxwell sous la forme d'un lagrangien. C'est le cas

La situation est très profonde et a des conséquences Mécanique quantique et dans la théorie quantique des champs via le théorème de Noether, qui relie l'invariance lagrangienne à certaines transformations symétriques et à l'établissement de lois de conservation.

Ainsi, si vous écrivez une équation différentielle avec des variables qui ne sont pas directement liées aux positions d'un système de particules, mais qui proviennent d'un rang de couche pouvant se présenter sous la forme d'un système de particules invariante de traduction Au fil du temps, nous pouvons définir une fonction qui correspond à une énergie et satisfaire une loi de conservation.

Clarifications "Modèle Standard"

Nous avons vu dans le panneau de particules, qui est dérivé du modèle de Murray Gell-Mann, de nouveaux mots: bosons, leptones par exemple (sans parler des quarks de cours). Tout cela concerne l'explication "opérationnelle" de la physique des particules, le fameux "modèle standard".

L'objectif est de réduire toute la physique des particules autour des forces fondamentales. Aujourd'hui, ils sont environ 4: la gravitation (celle qui fait tomber la pomme de l'arbre quand Newton fait la sieste), l'électromagnétisme et deux forces au niveau de l'atome: la force forte (qui maintient ensemble les composants centraux) et la force faible (ce qui explique certaines formes de désintégration)

Dans ce contexte, certains éléments du panneau de particules jouent un rôle crucial dans l’apparition de ces forces. Ce sont les fameux "bosons".

Ces fameux "bosons" sont des "particules virtuelles" qui portent les interactions de base de la question.

Certains bosons sont liés à des "théories de mesure" importantes pour les domaines mathématiques dont le "modèle standard fait une utilisation significative

Les bosons Z et W expliquent une interaction faible

Gluon explique l'interaction forte

Photon est le "boson de jauge" de l'électromagnétisme.

Nous pouvons immédiatement voir qu’il ya un problème: où est la gravité? En fait, il existe une particule dédiée, Graviton, qui pourrait rendre ce modèle cohérent, mais un certain nombre d'obstacles empêchent l'intégration de ce dernier dans le modèle standard.

Une tentative relativement réussie est faite pour fusionner deux forces de base ("force faible" et "électromagnétisme") en une force composite: l'interaction uniforme et peu encombrée, mais il faut expliquer pourquoi, en pratique, elle donne deux forces très différentes dans la pratique. Il existe également une divergence avec le problème de masse du boson, ce qui a conduit à postuler l'existence d'un élément supplémentaire, le boson de Higgs ou BEH beson.

On voit bien le signe un peu "bricolé" par le fameux "modèle standard", ce qui ne l'empêche pas d'être très "solide" dans sa correspondance avec les expériences précédentes. un certain point: il y a encore beaucoup d'incohérences inexplicables …

La bonne formule

L'un des problèmes majeurs de la formule indiquée dans la référence est qu'elle est simplifiée pour des raisons pratiques. La bonne formule complète est indiquée ci-dessous. L'élégance (relative) du rang de l'équipe citée en référence disparaît complètement et révèle la formidable complexité des phénomènes étudiés. Et une des limites du fameux "modèle standard"

Et maintenant?

La nature quelque peu bricolée de la théorie du "modèle standard" révèle la possibilité d’une nouvelle théorie plus aboutie

Les théories fleurissaient ce qu'on appelait "les théories de tout" parce qu'il s'agissait d'une théorie d'union entre, d'une part, les quatre forces (réduites à un) et la divergence fondamentale entre "la théorie de la relativité" (règle suprême dans le , l'univers) et la mécanique quantique (qui prévalent sur le matériau nano-formé)

Deux théories ont été avancées. d'une part, la "théorie des cordes", qui semble en panne, et une autre théorie appelée "gravité quantique". Mais nous reviendrons plus tard sur ces théories complexes et sur les difficultés à les mettre en évidence à travers des expériences. La physique est une "science expérimentale", mais ces deux théories ont beaucoup de mal à déterminer une "expérience ultime" qui montrerait leur cohérence et leur valeur en tant que théorie remplaçant le bricolage actuel. Mais il est évident que ces théories ont une incidence sur les limites de ce que l’on peut appeler la science telle qu’elle est conçue.

Scientifique du mois: trois femmes oubliées

Outre la physique des particules (également fortement masculine), il existe d'autres domaines oubliés. La recherche continue sur les femmes oubliées dans la science, ce sont les domaines qui ont été explorés. Ce mois-ci nous parlerons des femmes qui se sont effacées de leur compagne ou que la postérité a oubliées

La recherche est rarement un art solitaire. Souvent (et surtout avant le vingtième siècle et la "professionnalisation de la science" c'était un couple.) Trois femmes étaient des chercheuses éminentes, oubliées de la postérité au profit de leurs prestigieux maris ou compagnons:

Margareth Huggins

William et Margareth Huggins sont quelques astrophysiciens novateurs en spectographie astronomique. Margareth Huggins est très orpheline de son père et sa mère le note immédiatement. Elevé par son grand père, il lui enseigne les rudiments de l'astronomie, qu'elle complète en lectures personnelles. Mariée en 1875 à Williams Huggins, elle y est immédiatement associée et ils publient ensemble leurs travaux. Elle est la première à découvrir que l'intérieur de la nébuleuse d'Orion est composé d'oxygène surchauffé et non d'un solide.

Mary Puttnam Jaccobi

Abraham et Mary Puttnam Jaccobi sont des couples médicaux: Abbraham Jaccobi est connu comme pédiatre. Son épouse, Mary Puttnam Jaccobi, est connue pour ses travaux sur la santé des femmes et la lutte féministe (c’est l’une des premières "suffragettes"). Elle a étudié la médecine à l'Université de Paris après des études similaires au Royaume-Uni. Le moins que l'on puisse dire, c'est qu'elle a dû lutter sans relâche pour obtenir le droit de participer à toutes les activités médicales après que certains médecins ont refusé d'autoriser les femmes à accéder à ces études. Pierre Denonvilliers, professeur d'opérations et d'appareils, s'est réuni le 27 novembre 1867, rappelant ainsi l'opposition du Public Instruction Council, qu'il a prescrite, jugeant l'entrée des femmes en médecine contraire à la morale et aux conditions sociales. Le professeur Jules Béhier de la clinique médicale souligne "La femme qui est moins due au mariage échappe à toute responsabilité personnelle et, par conséquent, l'adoption de Mlle Putnam peut entraîner de graves complications. "(source Médecines du monde entier)

Anna Bodtford

Épouse de John Henry Comstock, entomologiste de renom dont elle était l'étudiante, représentant une catégorie très représentée chez les naturalistes, celles qui se consacrent à l'œuvre d'art.

Elle étudia la gravure à la fin des années 1880 et fut l'une des premières femmes à être admise dans la fraternité toute proche des bûcherons (à cette époque, on ne peut imaginer être "en train de creuser dans le bois"). Elle illustre les cours et les livres de son mari, parfois on voit son nom à côté d'elle. Ça marche surtout sur Manuel pour l'étude des insectes (1895) et La vie des insectes (1897). Elle devient rapidement une illustratrice reconnue et on lui demande des collaborations autres que celles établies avec d'autres chercheurs. Mais elle a également été l’auteur de livres publics mêlant poésie pure et préoccupations scientifiques d’une modernité surprenante.

Sa réputation grandissante la conduira à un poste de professeur adjoint à la Cornell University. La protestation du gouvernement structurel se traduira par sa rétrogradation en tant que conférencière et elle retrouvera le titre de professeur adjoint en 1913 avant de devenir professeure en 1920, deux ans avant son départ à la retraite.

Ces événements sont le résultat d'une lutte importante pour les femmes et leur lutte est reconnue à ses frais par l'université et les autorités scientifiques en général. Inutile de dire que cette lutte est toujours très vive.

La découverte du mois: l'alliance bois de champignons favorise le climat

L'une des études les plus prometteuses de ces dernières années en biologie végétale concerne les mycorhizes, l'alliance de plantes (et d'arbres uniques qui en font un excellent usage) et de champignons dans des réseaux complexes avec des interactions prometteuses (champignons fournissant des éléments minéraux aux plantes, car ils manquent et d’une protection possible contre certains insectes, alors que les plantes fournissent des champignons avec des sucres)

Une étude internationale a permis de procéder à une évaluation approfondie de ces interactions prometteuses. L'étude approfondie couvre 31 millions d'arbres et 28 000 espèces dans 70 pays. Un élément important qui ressort de cette étude est que le mécanisme de cette association est étroitement lié au climat.

A partir des données de Initiative forestière mondiale31 millions d'arbres avec 28 000 espèces dans 70 pays de tous les continents (sauf l'Antarctique) ont été inclus. Nous apprenons que le type de mycorhize dépend du climat. Les ectomycorhizes (les hyphes entourent simplement les racines des arbres) sont particulièrement abondantes dans les régions tempérées et froides, tandis que les endomycorhizes (les hyphes pénètrent dans les racines de l'arbre). Mais avec le premier (60% des arbres dans le monde pour seulement 2% des espèces!), Le séquençage du carbone dans le sol est plus important grâce aux composés secondaires qui inhibent la dégradation de la matière organique. La transition géographique entre les deux types est claire.

Bibliographie du modèle standard de physique des particules

Le célèbre modèle standard de la physique des particules a généré une abondance de littérature ou il est difficile de s’orienter. De la vulgarisation la plus courante aux livres pointus, il existe un grand nombre de propositions (en termes de pédagogie).

Un petit panorama de certains titres qui, à mon avis, mérite d'être lu (Important: cet article participe naturellement: si vous connaissez une œuvre que je n'ai pas mentionnée et qui vous semble intéressante, vous pouvez la citer dans vos commentaires)

Bruno Mansoulié Toute la physique en 15 équations 158 pages Flammarion 2017

Un travail avec une approche très simple qui permet de comprendre les "outils mathématiques" des physiciens et pourquoi il les utilise si généralement. Bien sûr, il ne s'agit pas seulement du "modèle standard, mais cela se termine avec cela". Indispensable si votre connaissance du sujet est purement académique

Jacques Léon Matériau de construction: modèle standard Ellipses 2016 33 pages

Le livre de référence sur le "modèle standard" et ses implications pour la notion même de physique. Très simple mais aussi très complet: tout est expliqué, rien n'est laissé indéfini. Ne nécessite pas de connaissances avancées en mathématiques

Gilles Cohen Michel Tannoudji Michel Spiro Bosonen et le chapeau mexicain

Rédigé par les deux propriétés de la propriété (en français), un livre passionnant sur le thème "Le boson de Brout, Englert et Higgt et ses recherches par le CERN dans le cadre de la Science du LHC (Broad Hadron Collect)", qui simplifie la compréhension sans la simplification monstrueuse des problèmes

Gordon Kane Masson Particle Garden 19996 206 pages

Un livre qui est déjà vieux (la physique des particules en commun avec l'informatique est "ça va vite") mais qui reste une parfaite exactitude à part quelques détails mineurs. Humoristique et très éducatif, c'est le complément indispensable du travail éponyme avec "modèle standard" "

Antoine Kouchner Stephane Lavignac A la recherche des Neutrinos Messagers de l'infiniment grand et de l'infiniment petit Dunod 2019 230 Pages

Livre absolument délicieux sur la difficile recherche de neutrinos, cette "particule improbable" est particulièrement difficile à observer. La vie scientifique est parfois une aventure fantastique: cet ouvrage en est le reflet parfait.

Il combine des explications pédagogiques et rapporte plusieurs tentatives pour capturer un élément qui ne peut pas être annulé.

Roger Penrose – La nouvelle physique de l'univers: mode, croyance, imagination Editions Odile Jacob 2018 552 pages

Comme les autres sont pour la plupart une approche facile qui déroute, vous risquez de vous surprendre. C'est assez difficile d'accès, cela ouvre avec des découvertes passionnantes

Francis Bernardeau, Étienne Klein, Sandrine Laplace, Michel Spiro Coordination Sylvan Huet Conversation sur la physique de l'infiniment petit à l'infiniment grand Collection Champ flamingo 2019

Réédition dans la poche d'un livre précédemment publié par "the links that release" (éditeur plutôt passionnant en science mais aussi en sociologie et sciences humaines en général) un livre assez pédagogique lors d'un "événement" historique de la science et une réflexion sur la "grande science" et ses découvertes

Vous savez :

Qu'est-ce que le DEB et quelle est son utilité?

Une dose similaire de banane (ou DEB) est une unité informelle de radioactivité parfois mentionnée dans le message sur l’énergie nucléaire afin de comparer le danger des rayonnements ionisants à celui généré par l’absorption d’une banane. Une dose équivalente de banane correspond à une dose efficace de l'ordre de 100 nSv.

De nombreux aliments ont une radioactivité naturelle, et en particulier les bananes, car leur teneur en potassium 40 en contient 0,017% en poids. La dose correspondante de bananes consiste alors à mesurer le rayonnement radioactif en fonction du nombre de bananes nécessaires pour l'atteindre.

Quel est le plus grand volcan du système solaire?

Le plus grand volcan du système solaire se trouve sur Mars Olympus Mons est un volcan bouclier de 624 km de diamètre (environ la même taille que l’Italie), 25 km de haut et adjacent à un grand escarpe de 6 km de haut.

Quel est l'effet de la 5G sur les fourmis?

Les scientifiques sont fascinés par un effet trouvé sur les antennes de la fourmi. En fait, les fréquences spéciales 5G sont soumises à des antennes thermiques. Nous n'avons jamais vu cet effet pour les téléphones mobiles de la génération précédente

Le brevet sur lequel des médicaments ont été donnés comme blessures de guerre aux alliés après la guerre de 14?

Après la Première Guerre mondiale, l'Allemagne (et Bayer) ont été obligées d'abandonner le brevet d'aspirine en tant que "remboursement des dommages causés par la guerre"

Expérience du mois: L'expérience de la feuille d'or de Rutherford

De temps en temps, des expériences sont suggérées ici. Le but est généralement de donner une expérience que tout le monde peut réaliser sans équipement spécial. Tout cela pour expliquer de manière "sensée" que la science n'est pas seulement des théories obscures et des mathématiques compliquées ….

Celle proposée ce mois-ci est différente: il s’agit d’une expérience "historique" qui a fondé "la théorie atomique" sur laquelle est basé le "modèle standard de la physique des particules". Rappelons-nous que la "théorie atomique" n’a rien de nouveau comme elle a été développée dans les langues grecque et romaine antiques ("The Natura Rerum", Lutèce a un rôle décisif dans le livre, ou l’auteur explique ce que l’ancien comprenait) était plutôt un "concept philosophique" en tant que théorie scientifique proprement …

L'électron en tant que constituant de la matière a été découvert en 1897 par un physicien anglais, Thomson, qui soulignera l'existence d'électrons, comme indiqué dans la vidéo d'instruction ci-dessous. Mais nous n’avons pas compris comment l’électron était inclus dans cette hypothèse & # 39; atome est donc au goût du jour. L'évolution de "l'écran cathodique" appelée à créer dans les "années 1860" un "tube à tube" permettra de visualiser le phénomène.

[Histoire des sciences] La découverte de l'électron © CEA Recherche

Cette hypothèse (la matière est "composée d'atomes indestructibles") a traversé une longue période d'oubli avant d'être redécouverte au début du 20ème siècle. L'un des artisans essentiels de cette redécouverte était le physicien Ernest Rutherford. Cela a notamment permis de découvrir le phénomène de la radioactivité alpha et bêta et la désintégration qui les accompagnait.

Mais il restait à comprendre comment l'atome était fabriqué. C'est la deuxième contribution importante de Rutherford, à savoir déterminer que l'atome est constitué d'un noyau autour duquel les électrons creusent. Cela conduit à une réévaluation de l'hypothèse de l'atome, mais en 1911, Rutherford met au point une expérience qui montre que l'atome est loin d'être "indivisible" (comme en témoigne son nom même), mais il est composé d'un noyau extrêmement lourd et d'éléments plus légers qui tourne autour d'une planète autour de son étoile (les électrons)

Une très fine plaque d'or est bombardée par un faisceau de particules alpha en polonium (l'un des rares éléments radioactifs connus à ce moment-là) et pour voir leur orbite sur un écran fluorescent juste après la feuille d'or.

Bien que la plupart des particules passent la feuille d'or sans connaître les déviations, un petit nombre d'entre elles sont très différentes et d'autres sont même renvoyées.

Ces différentes observations montrent que le matériau constitutif de la feuille d'or est concentré à certains endroits, appelés noyaux, entre lesquels il y a un espace très vide. De plus, les fortes déviations montrent que certaines particules alpha sont entrées en collision avec des particules beaucoup plus lourdes que ces dernières: l'interprétation qui en résulte est donc que les noyaux ont une masse importante.

Livre du mois: La culture mathématique au magazine Tangente

Bien sûr, les mathématiques ne sont pas une "science", mais c’est un outil indispensable pour beaucoup d’entre elles. Mais les mathématiques ne sont pas seulement utiles à d’autres sciences, c’est aussi une discipline qui a sa beauté, ses valeurs et qui touche divers secteurs de l’activité humaine en dehors des "sciences exactes". Le recueil proposé par le magazine "Tangente" est une très belle illustration, autant par le nombre et la diversité de ses exemples que dans le panorama, les différentes approches du rapport "science contre culture" sont proposées

Quatrième couverture:

Toute personne qui doute que les mathématiques fassent partie intégrante de la culture donne à cet ensemble de sujets de réflexion intéressants.

Si nous savons que Bach a composé pour jouer avec des nombres, que George Perec a construit ses romans sous forme d'algorithmes, ou que Raymond Queneau était un mathématicien de premier plan, nous en savons moins sur l'influence des algèbres sur Histoires extraordinaires d'Edgar Poe, Borges & stories et l'architecture de Le Corbusier, ou l'influence de la géométrie sur la sculpture moderne et le travail de Paul Klee. Stranger nous trouve encore ici entre autres la notation mathématique de la danse et la découverte remarquable du chanteur Boby Lapointe, qui a suggéré de remplacer le système binaire par un système "binaire" qui pourrait trouver des applications intéressantes.

Que démontrer par a + b les maths sont la fantaisie qui prend le pouvoir!

Revue Tangent Culture Mathematics Edition de Seuil 2008

Et toujours les jeux

Ce mois-ci, trois jeux du même livre seront cités en référence pour ces déclarations.

Trouver les contacts

Regardez l'image ci-dessous

Les commutateurs A à G changent l’état des lampes qu’ils contrôlent. Si vous appuyez sur un commutateur, les lampes correspondantes commutent du mode éteint au mode allumé ou du mode allumé au mode éteint.

Un changement 1 3 5

Changements B 2 7

Changements C 3 4 6 7

D 1 4 5 7

E changements 1 et 6

F change 2 3

G changements 2 4 6

À l'origine, les sept lampes s'éteignent-elles? Quels contacts doit-il fonctionner pour que les sept lampes s'allument?

phrase de référence

Cette phrase a un seul mot avec trois lettres

Cette phrase s’explique d'elle-même: l'allégation qu'elle contient s'applique à elle-même

Trouvez les lettres pour compléter cette phrase et faites-en votre propre référence

Cette phrase contient des consonnes pour les voyelles

Triche sur l'échiquier

J'ai fait les pièces d'échecs pour qu'un soldat soit seul sur sa ligne et sa colonne sans oublier sa diagonale

Ensuite, je dois répondre aux "besoins naturels"

De retour des toilettes, j'ai constaté que mon chat (qui est un grand farceur) avait changé la position de deux pièces, mais que la règle fixée était toujours respectée. La disposition des pièces est maintenant ce qui est mentionné ci-dessous. Pourriez-vous trouver la position d'origine?

Tous ces jeux (et d’autres encore plus sympathiques se retrouvent dans un livre des éditions de Dunod

Louis Thépault Pour le plaisir de casser (un peu) la tête, 168 numéros très cocasses Edition Dunod 2008 268 pages

Le club est l’espace gratuit pour les abonnés de Mediapart. Son contenu ne comporte pas d'écriture.

en de rétrocession dans les 10 ans: le notaire va exiger la dommage ouvrage ET la Décennale CNR Constructeur Non réalisateur. Soit vous devrez la souscrire prétentieux rétroactif, ce qui est compliqué et cher, mettons vous devrez devenir l’assureur de votre acheteur, et revoir votre réduction de vente à la baisse; Certains notaires pour des raisons de responsabilité refusent même de signer la vente


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