Quelle est la théorie des particules?
La théorie des particules est une théorie de la matière extrêmement répandue, qui dit essentiellement que la matière est constituée de petites particules en mouvement constant. La théorie des particules est le domaine de la physique des particules, également connu sous le nom de physique des hautes énergies, car bon nombre des particules les plus fondamentales ne se trouvent généralement pas dans la nature, mais peuvent être générées en créant des interactions extrêmement élevées entre les particules.
Le prédécesseur de la théorie moderne des particules remonte à la Grèce antique, lorsque les philosophes du 6ème siècle avant notre ère estimèrent qu'il existait des particules fondamentales de la matière. Cependant, des milliers d’années plus tard, la théorie des particules a disparu dans la plupart des pays du monde, et diverses autres théories ont vu le jour. Au 19ème siècle, cependant, il fait un retour en force, un scientifique nommé John Dalton proposant une particule fondamentale indivisible qui constitue toute la matière. Il a appelé cette particule l'atome, du mot grec qui voulait dire indivisible.
Vers la fin du XIXe siècle, il était toutefois devenu évident que l'atome n'était pas indivisible et qu'il existait des particules encore plus petites qui le composaient. Au cours du 20ème siècle et jusqu'au 21ème siècle, ces particules ont été scindées et de nouvelles particules à haute énergie ont été découvertes. La découverte de ces particules a permis d'affiner et d'élargir la nature de la physique des particules, et une grande partie du travail effectué aujourd'hui consiste à générer de nouvelles particules à observer. Ceci est réalisé en créant des interactions de très haute énergie dans les accélérateurs de particules, où les particules sont lancées les unes contre les autres à des vitesses incroyablement élevées, se brisant essentiellement dans leurs bits constitutifs et libérant des particules énergétiques qui se dissipent rapidement.
Le modèle de travail de la théorie des particules s'appelle actuellement le modèle standard. Le modèle standard, bien que n'étant pas une vraie théorie unifiante, est remarquablement proche. Il aborde trois des quatre interactions connues: les forces électromagnétiques, les forces fortes et les forces faibles. Il ne parvient pas à traiter la force de gravitation en la rendant incomplète, mais il permet néanmoins une compréhension approfondie des particules et de l'univers dans son ensemble. Le modèle contient vingt-quatre particules fondamentales qui composent la matière et les bosons de jauge qui transmettent les forces. Il prédit également un type de boson, le boson de Higgs, qui est le seul boson non encore observé, qui devrait être détecté par le Grand collisionneur de hadrons.
À un niveau de base, la théorie des particules permet de classer les trois principaux états de la matière que nous observons au jour le jour. Les particules sont considérées les unes par rapport aux autres, ainsi que par la quantité d’énergie dont elles disposent, ce qui affecte leur déplacement. Dans un état où les particules sont fortement attirées les unes sur les autres et sont étroitement liées dans un état où elles vibrent mais restent relativement fixes, un solide existe. Lorsqu'il y a une attraction entre les particules et qu'elles sont maintenues ensemble, avec un degré de mouvement relativement libre, un liquide existe. Et lorsqu'il y a peu d'attraction entre les particules et qu'elles peuvent se déplacer librement, un gaz existe.