GLOSSAIRE

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A________________________________________________________________________________

·        Atome : La plus petite partie d'un corps pur. Un atome est constitué d'un noyau formé de protons (chargés positivement) et de neutrons (neutres) et autour duquel gravitent des électrons chargés négativement. Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Si ce n'est pas le cas, l'atome est chargé, et on l'appelle un ion. C'est le nombre de protons qui détermine la nature de l'atome. Par exemple, 1 proton = hydrogène, 2 protons = hélium... jusqu'à 92 = uranium, qui est le noyau le plus lourd qui existe naturellement. Le noyau représente l'essentiel de la masse de l’atome.

 

·        Antiparticule : Particule qui possède les mêmes caractéristiques qu'une particule ordinaire, à l'exception d'une charge électrique opposée. Ces antiparticules forment de l'antimatière. La rencontre entre la matière et l'antimatière conduit à une annihilation des deux par transformation complète en photons.

 

·        Anyons/supraconductivité : les anyons sont des particules qui vivent en deux dimensions spatiales et qui ne sont ni des bosons ni des fermions, puisqu'ils obéissent à des statistiques quantiques fractionnaires. Les anyons existent : on sait qu'ils sont présents dans l'effet Hall quantique fractionnaire. On sait que les anyons peuvent engendrer un mécanisme de supraconductivité, mais on a établi de façon assez concluante qu'ils ne sont pas à l'origine de la supraconductivité à température finie.

 

 

 

B________________________________________________________________________________

·        Big Crunch : Singularité à la fin de l’univers qui résulterait de son effondrement. La densité et la température y seraient infinies.

 

·        Big bang : Singularité au commencement de l’univers quand tout l’univers se trouvait dans un état de densité et de température infinies. Différentes ères peuvent être distinguées dans ce Big Bang :

- ère de gravitation quantique, qui précède le temps de Planck (10-43 s), et qui résiste à la description,

- ère hadronique, à partir de 10-6 s, au cours de laquelle protons, neutrons et leurs antiparticules sont en équilibre avec les photons,

- ère leptonique comprise entre 10-3s et 1 s durant laquelle s'opère un découplage de la matière et du rayonnement (thermalisation),

- ère radiative, entre 1 s et 300 000 ans, durant laquelle la densité de photons est supérieure à celle de la matière,

ère de la matière les proportions de matière et de photons se sont inversées.

 

·        Baryon : classe des particules qui contient les protons et neutrons.

 

·        Boson : particule de spin entier qui échappe par conséquent au principe d’exclusion de Pauli. Cette particule a à une fonction d’onde symétrique.

 

 

 

C________________________________________________________________________________

·        Champ scalaire : La physique quantique associe à chaque variété de particules un champ qui recouvre tout l'espace. A chaque point de l'espace correspond un ou plusieurs nombres représentatifs de ce champ, de la même manière qu'à tout point d'une pièce on peut associer la température de ce point. Ces champs sont dénommés champs scalaires lorsqu'ils sont caractérisés par un seul nombre en chaque point.

 

·        Chandra : Satellite d'observation dans le domaine des rayons X. Lancé en 1999, c'est le plus récent et le plus sensible observatoire dans le domaine des rayons X.

 

·        Champ: application associant à tout point de l'espace un scalaire (champ scalaire), un vecteur (champ vectoriel) ou un tenseur (champ tensoriel). En mécanique quantique le champ est un opérateur défini en chaque point de l'espace-temps. Il obéit à des équations de champ et détermine les probabilités associées aux mesures des quantités physiques observables.

 

·        Charme : nombre quantique C, dit de saveur, affecté aux hadrons, caractéristique des particules charmées. C=1 lorsque la particule renferme un quark c, C=-1 lorsqu'elle renferme son anti-particule. Ce nombre est conservé dans l'interaction forte.

 

·        Chat de Schrödinger : on place un chat dans une boite fermée avec un pistolet pointé sur le chat qui fait feu si un noyau radioactif se désintègre (à l’époque, on ne se préoccupait pas de la protection des animaux et la SPA n’existait pas encore…). La probabilité de désintégration est de 50%. L’état quantique du chat avant ouverture de la boite est un mélange de mort et de vivant, il est à moitié mort et à moitié vivant : le chat a deux histoires, c’est à dire que la chat est mort dans un sens et vivant dans l’autre, un peu comme si le chat avait ne double vie, mort dans un monde et vivant dans un monde parallèle.

 

·        Chromodynamique Quantique ou QCD : partie de la théorie quantique des champs liée à l'étude de l'interaction forte. La Chromodynamique Quantique tire son nom de la couleur, nombre quantique caractéristique des quarks. L'interaction forte s'interprète par des échanges de gluons véhiculant les couleurs.

 

·        Conservation du moment cinétique : Le moment cinétique (ou angulaire) est une mesure de l'énergie de rotation d'un  système. Si la taille du système diminue, sa vitesse de rotation doit augmenter, en vertu de la loi de conservation du moment cinétique. C'est par ce principe qu'une patineuse qui replie ses bras tourne plus vite sur elle-même.

 

·        Corps noir : Corps qui est en équilibre thermique avec le rayonnement qu'il émet.

 

 

 

 

Dans ce cas, la courbe : intensité émise en fonction de la longueur d'onde du rayonnement possède une forme caractéristique, et la fréquence du maximum ne dépend que de la température d'équilibre.

(note : les températures sont exprimées en degrés Kelvin. 0°C=273°K)
 
               

·        Couleur : nombre quantique relatif aux quarks. Dans la théorie de la Chromodynamique Quantique, la charge de couleur, qui a pour valeur -1, 0 ou 1, est la charge propre de l'interaction forte.

 

 

 

D________________________________________________________________________________

·        Diagramme de FEYNMAN. Feynman a développé des outils graphiques qui permettent de calculer l'amplitude de diffusion pour les interactions entre particules. Les règles pour ces diagrammes, comme celui présenté dans la figure ci-dessous, sont :

  1. le temps est représenté sur l'axe horizontal et évolue de la gauche vers la droite (on rencontre également des diagrammes où le temps est représenté dans la direction verticale),
  2. les lignes droites continues représentent les particules, les lignes ondulée, bouclée et tiretée représente respectivement les photons, gluons et bosons W et Z,
  3. l'énergie et la charge (électrique, couleur ou faible) sont conservées au vertex,
  4. les lignes démarrant ou s'arrêtant aux extrémités du diagramme représente des particules réelles qui soit s'approche du vertex, soit s'en éloigne comme indiqué par la flèche,
  5. les anti-particules sont représentées par les lignes qui portent une flèche s'éloignant ou entrant vers le vertex dans la direction opposée de la flèche du temps,
  6. l'amplitude du processus décrit n'est pas changé lorsqu'on remplace un particule de moment p par son anti-particule de moment -p,
  7. à chaque vertex est associée la constante de couplage propre à l'interaction et à chaque boson, vecteur de l'interaction, un propagateur.

\begin{figure} {\par\centering\htmladdimg{images/feyEEscat.gif}\par }\par {\par... ...0.7\textwidth}{!}{\includegraphics{images/feyEEscat.eps}}\par } \par\end{figure}

Figure 1 : Diagramme de Feynman décrivant la diffusion élastique électron-positron (mécanisme d’annihilation)

 

 

Les diagrammes de Feynman décrivant la production d'un seul leptoquark aux collisionneurs e+e-

 

·        Disque d'accrétion : Structure circulaire aplatie, composée de gaz et de poussières, qui se forme autour d'un centre d'attraction gravitationnelle. Cette structure tourne en spirale autour du centre d'attraction, d'autant plus rapidement que cette attraction est intense.

 

 

 

E________________________________________________________________________________

·        effet Barkhausen (1919) : Discontinuité apparaissant dans l'induction de substances ferromagnétiques lorsque le champ magnétique qui leur est appliqué varie continûment; ce phénomène est expliqué par l'orientation des domaines de Weiss parties des grains cristallins, qui se réorganisent de façon discontinue en présence du champ avec émission d'un bruit caractéristique.

 

·        effet Doppler : Décalage du spectre électromagnétique sous l'effet de la vitesse d'éloignement (ou de rapprochement) de la source par rapport à l'observateur. Si la source s'éloigne de l'observateur, la lumière est décalée vers le rouge (redshift) , dans le cas contraire, vers le bleu.

 

·        effet Auger : Emission par un atome ayant perdu un électron d'une couche interne (sous l'effet d'un bombardement de rayons X) d'un deuxième électron (dit électron Auger). Cet électron transporte la même énergie que le photon X ou g attendu lors de la désexcitation de l'atome (remplacement de l'électron interne par un électron de la couche extérieure). Phénomène utilisé en spectroscopie (analyse de surface) les niveaux d'énergie des électrons émis étant caractéristiques des niveaux atomiques. 

 

·        effet STARK : Modification du rayonnement d'un atome soumis à un champ fort (les transitions atomiques se font entre des niveaux modifiés par le champ). L'effet Stark (linéaire ou quadratique) qui dépend des nombres quantiques n et l provient de l'interaction des niveaux d'énergie atomique avec un champ électrique.

 

·         effet Tcherenkov (1934) : Emission de lumière visible qui apparaît lorsqu'une particule chargée se déplace dans un milieu d'indice n à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière dans ce milieu (c/n; où n est l'indice de réfraction, c la célérité de la lumière dans le vide). Le physicien français Lucien Mallet avait déjà constaté et photographié le phénomène, mais Cerenkov l'étudia plus avant, montrant qu'il ne dépendait pas de la nature du liquide et qu'il ne se produisait pas avec des rayons X. Cette interaction, utilisée dans certains compteurs de particules de hautes énergies, afin d'en déterminer les vitesses, permit notamment la découverte de l'antiproton.

 

·        effet Meissner (1933) : Tout supraconducteur plongé dans un champ magnétique expulse les lignes de champ magnétique. L'induction est nulle au sein du supraconducteur (pour des valeurs du champ magnétique extérieur inférieures à une valeur critique et à des températures inférieures à sa température critique), phénomène qui s'accompagne de la création d'un champ magnétique opposé au champ extérieur, qui ouvre la possibilité de la lévitation magnétique (utilisée dans certains trains).

 

·        ESO: European Southern Observatory : observatoire européen installé au Chili. Il sera constitué à terme d'un ensemble de 4 télescopes possédant chacun un miroir de 8.2m de diamètre. Ces télescopes sont appelés VLT : Very Large Telescope. Trois télescopes sont en service opérationnel aujourd'hui. Le quatrième a reçu sa première lumière le 04/09/2000, et les premiers essais d'interférométrie, par couplage de deux télescopes doivent avoir lieu fin Mars 2001.

 

·        étoiles de population I et II : Classement des étoiles selon un astronome allemand Walter Baade, vers 1944. Les étoiles de type I sont des étoiles jeunes riches en métaux que l'on trouve dans les bras des galaxies spirales. Les étoiles de type II sont des étoiles vieilles pauvres en métaux, que l'on trouve dans les galaxies elliptiques, les amas globulaires, et en dehors des bras spiraux.

 

·        étrangeté : nombre quantique interne de saveur S, affecté au quark étrange s et aux hadrons qui le renferment (S=1, lorsque la particule renferme un quark s, -1 pour son anti-quark). L'étrangeté se conserve dans les interactions fortes et électromagnétiques, mais pas dans l'interaction faible.

 

 

 

F________________________________________________________________________________

·        Facteur de Lorentz : facteur sans dimension supérieur à 1 et qui permet le passage des équations classiques aux équations relativistes. Celui ci vaut :

                                                                                                 

et on a alors :   E = mc²   ®   E = mgc²

   ®  

Il est important de noter que la conservation de la masse est n’est plus valable dans le domaine de la relativité car on a de la même manière  mrelativiste = g.mclassique.

 

·        Fermion : particule de spin demi-entier qui n’échappe par conséquent pas au principe d’exclusion de Pauli

 

·        Force nucléaire : force qui a été imaginée pour expliquer la cohésion du noyau et maintenir « groupés » des protons de même charge électrique (qui se repoussent par conséquent mutuellement). Celle-ci a les caractéristiques suivantes :

1.      attractive, autant pour les protons…que pour les neutrons.

2.      suffisamment forte pour contrecarrer les effets répulsifs entre protons et expliques la valeur de l’énergie mise en jeu lors des désintégrations des noyaux.

3.      à courte portée, i.e. sans effet au dela de quelques fermis.

Cette force est aujourd’hui comprise comme un résidu atténué de l’interaction forte des quarks à l’intérieur des nucléons.

 

·        Fusion nucléaire : Processus d'agglutination des noyaux de deux atomes, pour en former un troisième plus lourd. Cette réaction produit une énergie considérable. La plus simple est la fusion de deux noyaux d'hydrogène pour former un noyau de deutérium (un proton+un neutron). La fusion d'un noyau de deutérium et d'un autre noyau d'hydrogène donnera un noyau d'hélium. C'est le processus utilisé dans les bombes H, à une échelle infiniment plus petite qu'à l'intérieur d'une étoile.

 

 

 

G________________________________________________________________________________

·        Globules de Bok : Petit nuage obscur de forme sphérique se détachant sur la lumière des étoiles.

 

·        Gluon : boson de masse nulle, vecteur de l'interaction forte. Le Modèle Standard prévoit l'existence de huit types de gluons, tous de spin 1 et de charge électrique nulle.

 

·        Graviton : les véhicules supposés de l’énergie gravitationnelle, comme les photons sont ceux de l’énergie lumineuse.

 

 

 

H________________________________________________________________________________

·         Hadron :  Ensemble des particules sensibles à l'interaction nucléaire forte, donc composées de quarks. Les nucléons, composés de trois quarks, en font partie, ainsi que les mésons, composés de deux quarks.

 

·         HST : Le télescope spatial Hubble, mis en orbite autour de la Terre. Le fait qu'il soit au dessus de l'atmosphère lui autorise une résolution bien supérieure à celle d'un télescope terrestre, puisqu'il n'est pas perturbé par la turbulence de l'atmosphère.

 

 

 

I_________________________________________________________________________________

·        interaction : action réciproque qu'exercent entre eux deux particules, ou une particule et un champ. Les interactions fondamentales sont l'interaction de gravitation, l'interaction électromagnétique, l'interaction faible (ces deux dernières étant unifiées dans l'interaction dite électro-faible), l'interaction forte.

 

·        interaction électrofaible : théorie unifiée de l'électromagnétisme et de l'interaction faible due à Glashow, Salam et Weinberg en 1968.

 

·        interaction électromagnétique : interaction fondamentale s'appliquant aux particules électriquement chargées et expliquant l'attraction des électrons par le noyau atomique. Dans le cadre de la théorie quantique des champs le vecteur de l'interaction est le photon, particule neutre de masse nulle; la portée de l'interaction est infinie.

 

·        interaction faible : interaction fondamentale de faible intensité s'appliquant aux fermions et intervenant dans la désintégration b du neutron ou du proton. Les vecteurs de l'interaction sont les 3 bosons \( W^{0} \), \( Z^{+} \), \( Z^{_{-}} \), dont la masse est de l'ordre de 100 GeV ; la portée de l'interaction est à courte distance.

 

·        interaction forte : interaction fondamentale s'exerçant sur les quarks, porteurs de la charge de couleur, entre eux et expliquant la cohésion et les états observés des hadrons. Dans le cadre de la Chromodynamique Quantique, le vecteur de l'interaction est le gluon porteur d'une charge de couleur et de masse nulle; la portée de l'interaction est faible.

 

·        interaction gravitationnelle : la plus faible interactions fondamentales ; elle s'exerce entre deux corps de masse non nulle. Selon le Modèle standard, le boson vecteur de l'interaction de gravitation est le graviton, particule de masse nulle, de charge nulle et de spin égal à 2, qui n'a pas encore été identifié expérimentalement.

 

·        isospin : nombre quantique (contraction de spin isotopique) associé aux particules élémentaires et aux constituants du noyau atomique. L'isospin est conservé dans l'interaction forte.

 

 

 

L________________________________________________________________________________

·        Lepton : Particule insensible à la force nucléaire forte, par opposition aux hadrons. Ce sont les électrons, muons, tau et les neutrinos associés.

 

·         Lois de Kepler : Lois du mouvement des planètes, formulées par Képler,et expliquées par Newton. Elles sont au nombre de trois :

1-       les planètes gravitent autour du Soleil en suivant des trajectoires elliptiques, ce dernier occupant l'un des deux foyers de l'ellipse.

2-       les aires décrites par le rayon vecteur joignant la planète au Soleil sont égales pour des intervalles de temps égaux.

3-     pour toute planète gravitant autour du Soleil, le rapport  est constant, T étant la période orbitale de la planète, et a le demi-grand axe de l'ellipse correspondant à la trajectoire de l'astre autour du Soleil.

 

·         Lobe de Roche : Régions en forme de poire qui englobent les corps d'un système double. Chaque lobe détermine l'espace dans lequel la gravitation de chaque étoile est prédominante. Ils se rencontrent en un point appelé point de Lagrange, où l'attraction de chacun des deux corps s'annule.

 

 

 

M________________________________________________________________________________

·        magnitude visuelle : Grandeur qui caractérise l'éclat d'une étoile vue depuis la Terre.

 

·        magnitude absolue : Quantité qui caractérise l'éclat réel d'une étoile. La magnitude absolue d'une étoile, c'est la brillance qu'elle aurait si elle se trouvait à 32.6 années lumière de la Terre. Cette grandeur permet ainsi de comparer des étoiles entre elles, indépendamment de leur distance à la Terre.

 

·        matière dégénérée :

 

 

Matière de très haute densité dont la structure est modifiée du fait de la gravitation intense qui s'y applique. Les particules qui sont contraintes de se "serrer" les unes sur les autres provoquent alors la pression de dégénérescence.

 

·         mécanique quantique : Branche de la physique qui traite des particules atomiques et de leurs relations entre elles.

 

·         matrice CKM : dans la théorie électrofaible, les forces électrofaibles agissent sur les fermions qui sont représentés par des états quantiques qui ne sont pas les états physiques des fermions. La matrice CKM est une matrice unitaire qui transforme ces états en une combinaison linéaire des états physiques. Les éléments de cette matrice sont des paramètres de la théorie à la mesure des quelles s'attachent de nombreuses expériences.

 

·         mécanique quantique : branche de la physique mathématique traitant les systèmes atomique et sub-atomique ; elle est basée sur l'observation que toutes les formes d'énergie sont émises par paquets discrets appelés quanta.

 

·         mécanisme de Higgs : le mécanisme de Higgs est partie intégrante du Modèle Standard qui permet aux particules d'acquérir une masse non nulle. Le concept de base est l'existence d'un champ qui remplit tout l'espace. Les particules qui interagissent avec ce champ ont une masse déterminé par la force de leur interaction avec le champ. Le boson de Higgs est la particule associée aux oscillations du champ de Higgs. Jusqu'à présent, la particule de Higgs n'a pas été observée expérimentalement. Les expériences du LEP ont permis cependant d'établir la limite inférieure de sa masse, si le boson de Higgs existe, à 108 GeV. Des résultats récents ont mis en évidence des événements compatibles avec l'existence d'un boson de Higgs de masse 114-115 GeV. Des explications didactiques sur ce mécanisme peuvent être consultées dans cette série d'explications en une page.

 

·         méson : bosons constitués de deux quarks (un quark et son anti-particule), hadrons de masse intermédiaire entre celle des leptons et des nucléons, de spin entier et de faible période radioactive.

 

·         monopole magnétique : Particule théorique qui ne possède qu'un pôle magnétique, contrairement à un aimant, qui lui en possède toujours deux. La théorie de grande unification impose la production de monopôle, qui sont sensés posséder une masse très élevée.

 

·         muon :  lepton, particule élémentaire de masse égale à 206 fois celle de l'électron, de charge positive et même valeur absolue que celle de l'électron, de durée de vie 2.10-6 s.

 

 

 

N________________________________________________________________________________

·         neutrino : lepton, particule élémentaire stable de masse mal connue (quasi-nulle ou nulle) et de charge nulle. Il existe trois types de neutrinos : le neutrino électron, muon, et tau.

 

·         nuage moléculaire : Vaste zone remplie d'hydrogène moléculaire qui s'étire sur des dizaines, voir des centaines d'années-lumière. Leur masse peut atteindre des millions de masses solaires. Ils sont le berceau des étoiles.

 

·         nucléon : Particule générique pour désigner les deux constituants d'un noyau atomique (doublet d’isospin, le nucléon est un bryon de spin 1/2) : le proton, chargé électriquement, et le neutron, sans charge électrique

 

 

 

O________________________________________________________________________________

·         objets de Barnard : Nom donné à des nuages de gaz et de poussières qui ne sont pas illuminés par des étoiles, et qui masquent la lumière de celles qui sont situées derrière.

 

·         onde de densité : Zone à l'intérieur d'un milieu où la densité est plus élevée qu'ailleurs. Les régions situées à l'avant des bras des galaxies spirales sont caractéristiques de ces ondes. Le déplacement du bras produit ainsi une sorte d'onde de choc capable de comprimer le milieu interstellaire.

 

 

 

P________________________________________________________________________________

·        parité : désigne une symétrie par rapport à l'origine ou par rapport à un plan. La conservation de la parité (identité des lois physiques dans des systèmes de coordonnées de sens opposés, c'est à dire lorsque l'on change le signe de toutes les cordonnées) est respectée dans les interactions forte, et électromagnétique mais elle est violée dans l'interaction faible.

 

·         particule virtuelle : Particule qui apparaît lors des fluctuations de l’énergie autour de sa moyenne conformément à la mécanique quantique. Ces particules sont dites virtuelles car contrairement aux particules réelles, elles ne peuvent être visualisées au moyen de détecteurs. Cependant leurs effets indirects peuvent être mesurés et leur existence a été confirmée par un léger décalage ("déplacement de LAMB") qu’elles produisent dans le spectre de la lumière émise par des atomes d’hydrogène excités.

 

·         parton : nom générique donné aux constituants des hadrons, c'est-à-dire les quarks, anti-quarks et gluons.

 

·         principe d'exclusion de Pauli : Principe fondamental de la mécanique quantique, qui postule que deux particules (de type fermion) ne peuvent se trouver dans le même état quantique. Ce qui revient à dire que deux électrons ou deux neutrons ne peuvent se trouver au même endroit avec la même énergie. Si une force extérieure, la gravitation dans notre cas, les oblige à se trouver au même endroit, ils ne pourront pas avoir la même énergie, c'est à dire la même vitesse. Si un ensemble de fermions est contraint de se trouver dans un même lieu, ils vont donc devoir adopter des vitesses toutes différentes, de plus en plus grandes : cette vitesse va apparaître comme une force qui s'oppose à l'effondrement : la pression de dégénérescence.

 

·         principe d'incertitude d'Heisenberg : Autre principe fondamental de la mécanique quantique, qui postule qu'il existe une limite inférieure à la précision avec laquelle on connaît deux paramètres indépendants relatif à un même objet. Par exemple, on ne peut pas connaître rigoureusement à la fois la vitesse et la position d'un objet, ou l'énergie émise et la durée d'émission. En particulier, si un objet est au repos, sa position possède obligatoirement une certaine incertitude.

·         Principe de MAUPERTUIS (ou principe de moindre action) : l’intégrale d’action est minimale le long de la trajectoire M1M2 d’une particule, soit en formulation mathématique: .

·         Principe de FERMAT : l’intégrale du vecteur d’onde le long d’un rayon lumineux parcourant le chemin M1M2 est minimale, soit.

 

·         Pression de dégénérescence : Force exercée par des particules atomiques, qui conformément au principe d'exclusion de Pauli, ne peuvent pas se trouver dans un même état d'énergie au même endroit. C'est cette force qui permet à une naine blanche ou une étoile à neutrons de ne pas s'effondrer sur elle-même malgré la gravitation.

 

·         Pression de radiation : Force exercée par un photon ou une onde électromagnétique sur une particule de matière. Plus l'énergie du photon est grande, plus cette pression est élevée.

·         Photon : particule sans masse qui transporte les ondes électromagnétiques. Un photon est un boson, et est souvent noté gamma.

·         Physique mathématique : les symétries ont joué un rôle d'une importance historique dans le développement de la physique moderne. Par exemple, l'étude des algèbres de Lie a conduit à la construction du modèle standard et de théories de grande unification. La physique mathématique développe des outils qui exploitent, entre autres, les diverses symétries en physique, dans l'espoir que ces outils trouvent un jour une application. Parmi les nombreux sujets présentement étudiés se trouvent les groupes quantiques, les systèmes intégrables, la phase de Berry, la théorie des groupes en mécanique quantique et la para-supersymétrie.

 

·         Phénoménologie : le modèle standard (MS) décrit trois des quatre forces de la nature et toutes les particules connues. Il explique aussi l'ensemble des données expérimentales à ce jour. Néanmoins, le MS ne saurait être le dernier mot de l'histoire : il laisse trop de questions sans réponse. La phénoménologie s'attache à construire des modèles physiques allant au-delà du MS et à analyser leurs prédictions pour les expériences en cours et à venir. Réciproquement, des résultats expérimentaux peuvent servir à éliminer certains de ces modèles. Les sujets de recherche actuels incluent les théories de grande unification, la supersymétrie, les interactions faibles, la violation CP, la physique des mésons B et K, les couplages de jauge anomaux et la physique des collisionneurs.

 

·         Positon : ou antiélectron. Trouvé par DIRAC et Carl ANDERSON en 1931 en examinant des clichés de rayons cosmiques traversant une chambre à brouillard. Ce sont tout simplement des électrons …de charge (+e) au lie de (-e).

 

·         Pulsar : étoile à neutrons en rotation et qui émet des bouffées d’ondes radio. La fréquence de rotation de ces étoiles est si constante qu’on règle des horloges dessus.

 

 

 

Q________________________________________________________________________________

·         Quark : particule élémentaire, soumise à l'interaction forte, constitutive des hadrons.

Quark charmé : sa première manifestation s’est faite à travers la découverte de la particule J/Y en 1974 par Samuel C.Ting et son équipe en reconstruisant la masse des systèmes m+m-.

Quark beaux b :

 

·         Quark constituant : en plus des quarks de valence, les hadrons sont constitués de paires de quarks de la mer et de gluons. Les propriétés spectroscopiques des hadrons découlent des propriétés de l'ensemble des constituants. On peut réduire le nombre de degrés de liberté en considérant que les hadrons ne sont constitués que de quarks de valence dont la masse, pour inclure la contribution des quarks de la mer et des gluons, serait supérieure à la masse au repos des quarks libres mais dont les nombres quantiques sont inchangés. Ces quarks de valence effectifs sont appelés quarks constituants.

 

·         Quark de la mer : le vide de la Chromodynamique Quantique est constitué de paires de quark et anti-quark d'énergie négative. Ces paires peuvent exister dans les hadrons comme particules, avec une énergie positive, virtuelles pendant un laps de temps défini par la relation d'indétermination. Leurs nombres quantiques s'annulent en moyenne et ne contribuent pas à ceux des hadrons mais leur masse contribue à la masse des hadrons.

 

·         Quark de valence : les trois (baryons) ou deux (mésons) quarks qui portent les nombres quantiques des hadrons.

 

·          Quasar : abréviation de QUasi Stellar Astronomical Radiosource. Objets extragalactiques extrêmement brillants localisés aux confins de l'Univers visible. Un quasar typique rayonne dix milles fois plus d'énergie que l'ensemble de notre galaxie et sa taille est à peine celle de notre système solaire. L'origine de cette énorme quantité d'énergie serait due à l'énergie éjectée par un trou noir très massif pendant qu'il absorbe la matière environnante. La distance des quasars est estimée à partir du décalage vers le rouge de leur spectre électromagnétique. Le quasar ayant un décalage de 5,5, le plus important jamais observé, a été détecté récemment par des télescopes terrestres (Hale Télescope et Palomar Observatory). Sa lumière a mis environ treize milliards d'années pour nous parvenir ce qui implique qu'il brillait déjà lorsque l'Univers avait à peine 8% de son âge actuel!

 

·        quarkonia : les états hadroniques constitués d'un quark et d'un anti-quark de même saveurs lourdes (c, b et t) sont appelés Quarkonia, par analogie avec les états du positronium constitués d'un électron et d'un positron.

 

 

 

R________________________________________________________________________________

·         Rayon de Schwarzschild : Rayon à l'intérieur duquel il faut comprimer une masse pour qu'elle devienne un trou noir. Ce rayon augmente avec la masse. C'est la taille de l'horizon du trou noir, à l'intérieur duquel rien ne peut s'échapper, même pas la lumière.

 

·         Rayonnement synchrotron : Rayonnement semblable à celui émis par des particules chargées qui suivent une trajectoire circulaire en spiralant dans des lignes de champ magnétique.

Figure 2 : rayonnement synchroton.

 

·         Rayonnement a : caractérisé par un pouvoir de pénétration très faible (quelques centièmes de mm dans un solide), il est constitué d’un flux de noyaux d’hélium appelées particules a. Ce rayonnement est monocinétique, c’est à dire que toutes les particules ont la même énergie cinétique.

 

·         Rayonnement b : rayonnement un peu plus pénétrant (quelques millimètres dans un solide), il est constitué d’un flux d’électrons non monocinétiques.

 

·         Rayonnement c : rayonnement encore plus pénétrant (quelques centimètres dans le plomb), il est constitué de photons de grande énergie.

 

·         Redshift : Décalage vers le rouge du spectre d'un objet dû à son éloignement, donc à sa vitesse de fuite, par effet Doppler.

 

 

 

Dans la théorie du Big-Bang, l'univers est en expansion.
Tous les objets s'éloignent donc de nous d'autant plus vite qu'ils sont loin (loi de Hubble), ce qui provoque un décalage de la lumière qu'ils émettent vers les fréquences basses.
Ce redshift est couramment noté z. .

 
 

 

                 Relation de Hubble - redshift/distance

Plus le redshift d'un objet est élevé, plus celui-ci est loin de nous. Comme la lumière se déplace à une vitesse finie, voir loin dans l'espace signifie aussi remonter loin dans le temps. Si nous voyons un objet situé à 10 milliards d'années-lumière, nous le voyons tel qu'il était il y a 10 milliards d'années.

Il existe une autre forme de redshift, appelé redshift gravitationnel, qui est provoqué par la présence d'un champ de gravitation à l'endroit de la source du rayonnement.

 

 

 

S________________________________________________________________________________

·         Solitons : ce sont des configurations de champs classiques qui sont stables pour des raisons topologiques. On pourrait les décrire comme des noeuds dans l'espace de configuration des champs et on les rencontre dans divers domaines de la physique théorique - la physique des particules, la physique de la matière condensée et la cosmologie. Parmi les aspects de la physique des solitons qui ont été ou qui sont étudiés dans le groupe de physique théorique, mentionnons les monopoles magnétiques, les skyrmions, les cordes cosmiques, les sacs et les polymères. L'étude des multi-solitons du modèle du Skyrme, en particulier la diffusion à basse énergie des baryons, nous a récemment menés à examiner le modèle des «bébés skyrmions». Physiquement, celui-ci décrit les excitations solitoniques des ondes de spins. Ces «bébés skyrmions» ont été observés dans l'effet Hall quantique, ce qui conduit à une description solitonique des anyons.

 

·         Spectre électromagnétique : Ensemble des rayonnements de nature électromagnétique allant des plus grandes ondes radio, jusqu'aux rayons X et gamma. La lumière visible n'est qu'une toute petite partie de ce spectre.

 

L'énergie est reliée directement à la température. Plus un corps est chaud, plus il émet une "lumière" énergétique.

 

·        saveur : forme sous laquelle apparaissent les six quarks du Modèle Standard: up (u), down (d), strange (s), charmed (c) et top (t).

 

·        spin : nombre quantique associé à toute particule, qui décrit la quantification d'une grandeur interne de la particule appelée moment cinétique (ou moment angulaire) intrinsèque ; le terme, d'origine anglo-saxonne, renfermant l'idée de rotation, est à prendre comme une analogie.

 

·        statistique : loi décrivant le comportement global d'entités nombreuses telles des particules.

 

·        statistique de Bose-Einstein : statistique quantique concernant des particules indiscernables, dont les fonctions d'onde symétriques sont inchangées par permutation de deux particules, à spin nul ou entier (bosons).

 

·        statistique de Fermi-Dirac : statistique quantique concernant des particules indiscernables, dont les fonctions d'onde anti-symétriques changent de signe par permutation de deux particules, à spin demi-entier (fermions) et pour lesquelles s'applique le principe d'exclusion de Pauli.

 

 

 

T________________________________________________________________________________

·          Tau : lepton, de haute énergie, très instable et de charge électrique positive, de même valeur absolue que celle de l'électron.

 

·         Théorie des champs : Théorie des champs en basses dimensions : plusieurs problèmes se présentent dans les théories quantiques des champs du fait qu'elles font intervenir, par définition, un nombre infini de degrés de liberté. Il est par conséquent utile d'étudier d'autres systèmes plus simples ayant un nombre infini de degrés de liberté, comme les théories de champs en basses dimensions, les systèmes statistiques et les modèles sur réseau, afin de mieux comprendre les théories quantiques des champs réalistes décrits par la nature. Parmi les exemples de tels systèmes, on trouve le modèle de Schwinger massif, le modèle XXX de Heisenberg (décrivant une chaîne de spins avec une interaction isotrope entre plus proches voisins) et les théories de jauge avec un terme de Chern-Simons en 2+1 dimensions. Ces systèmes et d'autres sont présentement à l'étude.

 

·         "Triple alpha" : Réaction de fusion nucléaire qui se produit dans un coeur d'hélium. Deux noyaux d'hélium fusionnent pour donner un noyau de béryllium instable. Si un troisième noyau d'hélium fusionne à son tour avec celui-ci avant qu'il ne se soit désintégré, on obtient alors un noyau de carbone stable. Le nom 'alpha' vient de ce que les noyaux d'hélium sont aussi les particules dites 'rayons alpha' observées dans la radioactivité du radium.

 

 

 

U________________________________________________________________________________

·         Unités de longueur en astronomie : 

- unité astronomique (ua) : distance moyenne entre la Terre et le Soleil.

  1 ua vaut environ 150 millions de kilomètres, soit 8 minutes-lumière.

- année lumière : une année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière en une année, soit     e   environ 9500 milliards de kilomètres.

- parsec : un parsec est égal à 3,26 années-lumière. On utilise souvent le méga-parsec, noté Mpc, qui vaut un million de parsecs.

 

 

 

V________________________________________________________________________________

 

·         Vent stellaire : Flux de particules, chargées ou non, qui s'écoule d'une étoile le long des lignes de champ magnétique de l'étoile. C'est celui du Soleil qui est responsable des aurores boréales (entre autres).

 

·         Vitesse de libération : Vitesse que doit acquérir un objet pour s'échapper de l'attraction gravitationnelle d'un astre. A la surface de la Terre, cette vitesse est de 11 km/seconde.

 

 

 

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SOMMAIRE

 

PARTIE I : QUELQUES NOTIONS FONDAMENTALES ET ELEMENTAIRES DE LA MECANIQUE QUANTIQUE

CHAPITRE I : Quelques notions de physique quantique

CHAPITRE II : Tentative d'unification des 4 interactions fondamentales (à venir)

CHAPITRE III : Les différentes théories des cordes (à venir)

 

PARTIE II : QUELQUES APPLICATIONS DE LA PHYSIQUE QUANTIQUE (à venir)

CHAPITRE I : La supraconductivité

CHAPITRE II : La physique des plasmas

CHAPITRE III : L'effet hall quantique et le solide de WIGNER

 

PARTIE III : QUELQUES ASPECTS DE LA COSMOLOGIE (à venir)

CHAPITRE I : Les étoiles

CHAPITRE II : Les étoiles à neutrons

CHAPITRE III: Une étoile particulière : le trou noir

CHAPITRE IV : La cosmologie quantique

 

BIOGRAPHIES DE QUELQUES PHYSICIENS