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Première version: 2002-11-23
Dernière version: 2017-09-15

# Le modèle standard

Sommaire de la page

## Préambule

Établi au début des années 1960, il a été depuis vérifié par de nombreuses expériences. Depuis les années 80, il a vu apparaître un concurrent, le modèle des cordes. On ne sait pas encore lequel va s'imposer... En effet le modèle standard est encore incomplet, ses particules élémentaires suffisent à décrire la réalité physique sauf les effets de la gravitation.

Sur la théorie classique, le modèle à cet avantage qu'il est entièrement prédictif, c'est à dire qu'il est issu de la théorie plutôt qu'un modèle essayant de décrire des phénomènes observés (comme pour la gravitation, où l'on a supposé que la chute d'une pomme dépendait de la masse et de la distance, et qu'on a collé à la réalité en rajoutant la constante g).

## Description du modèle standard

Il suppose la notion d'atomes, les constituants de la matière, mais va plus loin dans le découpage des atomes, en le divisant en noyau et en électrons. Le noyau peut être décomposé en neutrons+protons, qui peuvent être à leur tour subdivisés en quarks.
Le proton (uud) et le neutron (udd), étant constitués de quarks u et d, ne sont donc pas des particules élémentaires, voir le glossaire.

Les interactions des particules élémentaires.

Le modèle standard décrit les particules élémentaires et leurs interactions. Il permet aussi de calculer le résultat de ces interactions.

| La théorie quantique des champs fournit un ensemble de règles mathématiques dont l'application au modèle standard permet de calculer les interactions des particules élémentaires. Ces particules peuvent ainsi interagir en s'attirant ou en se repoussant, mais aussi se transformer en d'autres particules par l'intermédiaire d'un boson médiateur.

Les diagrammes de Feynmann ci-dessous résument les différents cas d'interaction possibles. Les lignes droites représentent les trajectoires des particules de matière, les lignes ondulées celles des Bosons médiateurs.

Les physiciens des particules appellent les interactions suivantes des vertex. Dans le monde qui nous entoure, toute les interactions (à l'exception de la gravitation) sont des combinaisons de vertex.

(1) Les phénomènes électromagnétiques correspondent à l'émission ou à l'absorption de photons par n'importe quelle particule chargée, quark ou électron. Ainsi, un électron incident émet un photon et s'éloigne dans une nouvelle direction. | (1)
(2) Lors d'une interaction forte entre quarks, il y a émission d'un gluon. | (2)
Par contre, lors d'une interaction faible de quarks ou de leptons (électrons) des Bosons médiateurs W ou Z sont émis ou absorbés (voir (3) et (4) ci-contre). Sous l'effet du boson W, l'électron change d'identité, se muant en neutrino électronique. | (3)
(4)
Les photons n'interagissent pas, au contraire des gluons (5) et des bosons Z et W (6). | (5)
(6)
7) Une interaction complète entre particules suppose au moins 2 vertex. Ainsi, la force électromagnétique entre un électron et un quark est décrite par le transfert d'un photon. | (7)

## Pour en savoir plus...

- 28 pages pour expliquer la physique des particules plus du côté des mathématiques, tout en restant relativement compréhensible par un élève de DUT moyen. C'est le développement des groupes dynamiques de la physique, et c'est sur le site de Jean-Pierre Petit, à l'adresse suivante : http://www.jp-petit.com/science/f400/f4100/f4128.htm

à suivre...