FORMULES de PHYSIQUE
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Q2.CARACTÉRISTIQUES des PARTICULES
-baryons
Un baryon est une particule de la famille des fermions-hadrons suivant le principe de Pauli
Caractéristiques des baryons
--composition >>> Iiaison de 3 quarks
--spin >>> multiple de 1/2
--couleur >>> mixée.
–masse moyenne >>> 2.10-27 kg (1300 MeV/c²)
--énergie moyenne >>> 1000 eV
Ils dépendent de la force forte, de la force faible, de la gravitation et de l'électromagnétisme (sauf les baryons neutres, qui sont électriquement neutres)
--liste >>> neutron, proton, antiproton, nucléon excité Λ, Ξ(chargé -), Ξ (chargé +),
Ξ(neutre), grand(s) Ω, Δ, N, charmé Σc, charmés Ξc, Λc, Ωc, hypéron bottom Λb
--nombre quantique >>> nombre baryonique B .
–-énergie globale (totale pour l’univers) >>> environ 4 % du total de l'énergie de l'univers
La totalité baryonique de l’univers représente environ 2.1053 kilos et comme chaque baryon y entre pour environ 2.10-27 kg, on peut estimer leur nombre total à 1080 unités (dont 1077 nucléons)
Baryonique est un adjectif qui signifie "appartenant à la famille des baryons"
On dit souvent que la matière est baryonique (car constituée de baryons, qui sont des hadrons fermions) mais ce n’est pas exact car il existe une autre famille de hadrons (les hadrons bosons, comportant les mésons, les pions, les kaons….) qui sont aussi constitués de quarks, donc de matière. On devrait donc dire que la matière est hadronique
Voir liste des particules, en exergue
-bosons
Les bosons sont les particules répondant à la statistique de Bose-Einstein
Ils ont un spin entier (donc pouvant se superposer sur un autre état quantique similaire) ce qui implique qu’ils aient un comportement grégaire
On distingue 2 familles de bosons:
1.LES BOSONS-HADRONS
sont des composites (combinaisons) de plusieurs particules élémentaires massiques
-il y a d’une part des mésons non chargés
(quarkonium, bosons η, ω, Φ, et divers bosons neutres comme kaon, pion, etc)
qui sont composés de (quarks + antiquarks) et qui possèdent:
-une masse (donc sensibles à la force de gravitation)
-plusieurs couleurs (donc sensibles à la force forte)
-une saveur (donc sensibles à la force faible)
-0 charge électrique (donc insensibles à la force électromagnétique)
-il y a d’autre part des mésons électriquement chargés
(pion, B, Δs, kaon chargé + ou kaon chargé - etc)
qui sont aussi composés de quarks + antiquarks) et qui possèdent:
-une masse (donc sensibles à la force de gravitation)
-2, 3 ou 4 couleurs (donc sensibles à la force forte)
-une saveur (donc sensibles à la force faible)
-et 1 charge électrique (donc sensibles à la force électromagnétique)
voir leurs caractéristiques détaillées dans le tableau (PARTICULES) en exergue
2.LES BOSONS de JAUGE sont des particules totalement différentes des bosons-hadrons ci-dessus. Ce sont des particules très élémentaires, ayant comme fonction de favoriser les interactions entre 2 charges induites DE MËME NATURE .
Il y en a également deux familles :
-les bosons véhicules et les bosons MBI (modèle boson intermédiaire)
chaque zone microscopique du milieu universel est représentable par une boule d’énergie pure (sans masse, puisque ce n’est encore que de l’énergie) ayant une vibration propre.
Le potentiel inducteur gravitationnel local (q’-- dimension L2.T-2) qui est alors dénommé ‘’champ de Higgs’’ agit sur chacune desdites boules d’énergie (dites luxons) pour fabriquer une masse -sous formulation (m = E / q’) -dimensionnellement (L2.M.T-2) / (L2.T-2)-
Chacun des éléments actifs infinitésimaux du ‘’champ de Higgs’’ est nommé boson-véhicule et à chaque fois, il va créer un boson-MBI massique. Il y en a quatre, puisqu’il y a 4 compartiments d’interactions :
-le boson de Higgs 2 (véhicule, intéressant la gravitation) crée le boson-MBI graviton
-le boson de Higgs 3 (véhicule, intéressant la gravitation conjointe) crée le boson-MBI dit gluon
-le boson de Higgs h0 (véhicule, intéressant l’électricité) crée le boson-MBI dit photon
-le boson de Higgs BEHHGK (le plus connu, véhicule, intéressant le magnétisme et qui a une durée de vie de 10-23 s) crée un boson-MBI dit W (ou Z)
Chacun des 4 bosons massiques ainsi créés va déclencher un champ médiateur, qui, en s’associant avec 2 charges induites de même nature, va créer une force d’interaction (sous la formulation bien connue dite loi de Newton >>> force = (champ médiateur)x(charge induite)²
Exemple en gravitation conjointe : Higgs 3 fabrique un gluon (MBI de dimen° M, comme vu ci-dessus) qui va donner un champ médiateur (dit couleur, dimension L-1.M-1) et celui-ci, en agissant simultanément sur deux charges induites (ici deux impulsions dim° L.M.T-1) donne une force d’interaction (dim° L.M.T-2) C’est la force d’interaction Forte
Les masses des bosons-MBI dépendent de l’état vibratoire de la boule d’énergie initiale (théoriquement : masse = h.n / c², soit 10-50.n (en unités S.I.+)
Les bosons W,Z provoquent une brisure de la symétrie massique de la particule sur laquelle ils déposent le magnétisme.En effet, la position du (W/Z), perturbe la répartition massique antérieure de la particule, ce qui en détruit la symétrie. Les bosons W/Z ont une durée de vie moyenne de 10-8 seconde
Tous ces bosons de jauge ont la même fonction : favoriser une interaction entre 2 charges induites semblables. Pour ce faire, ils acquièrent fugacement une masse, mais qui est transmutée immédiatement en champ médiateur. Ces bosons-là n’entrent pas dans la fabrication des masses composites de la matière (les quarks, électrons, neutrinos et autres baryons) Il est faux de dire que les bosons de Higgs confèrent la masse aux particules composées (fermions ou hadrons) Celles-ci puisent leur masse directement dans le champ des charges mésoniques.Elles n’ont pas besoin des Higgs pour naître ; elles n’en ont besoin que pour vivre ultérieurement (interactions = mouvements)
La formulation d’une force d’interaction est
F = (champ médiateur).(charge induite).(charge induite similaire)
Ces charges induites sont la masse et les hypercharges qui la colonisent
Et le champ médiateur est (P / l².W) où P est le facteur de milieu, l la distance entre les 2 charges et W l’angle solide de diffusion de l’interaction (en général W est l’espace entier, valorisé en 4p stéradians si le stéradian est choisi comme unité d’angle)
--en gravitation, le champ médiateur est une élastance mécanique linéique (symbole j* et dimension L.M-1.T-2 ) La formulation est la loi de Newton F = (m1.m2).j*
ou bien F = (m1.m2).(G / l².W) où m1 et 2 sont les 2 masses, l(m) est la distance entre les 2 masses, G est la constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²], j*(m/kg-s²) est l’élastance mécanique linéique et W(sr) est l’angle solide où se déroule l’interaction
--en gravité conjointe, le champ médiateur est K* la couleur (dimension L-1.M-1)
la formulation est similaire F = (Q’1.Q’2).K* ou bien F = (Q’1.Q’2).(Y/ l².W) où Q’1 et 2 sont les 2 impulsions, Y(m-sr/kg) = facteur de Yukawa [9,32.10-27 m-sr/kg], K*(m-1-kg-1) est la couleur
--en électricité, le champ médiateur est éé l’élastance électrique linéique (dim° L-1.M.T-4.I-2)
et la formulation est F = (Q1.Q2).(z’/ l².W) ou bien F = (Q1.Q2).éé où Q1 et 2 sont les 2
charges électriques, z’(m-sr/F) est l’inductivité du vide [1,129.1011 m-sr/F] et éé l’élastance électrique linéique (en df/m)
--en magnétisme, le champ médiateur est S’ la saveur (dimension L-1.M.T-2.I-2)
la formulation est F = (K1.K2).S’ ou bien F = (K1.K2).(m/ l².W) où K1 et 2 sont les 2
masses magnétiques, m la perméabilité du vide [1,256.10-5 H-sr/m] et S’ la saveur (en
kg/m-s2-A²)
-bremsstrahlung
Le bremsstrahlung (traduction littérale = rayonnement électromagnétique de freinage) est l'énergie perdue sous forme photonique, par une particule élémentaire (par ex. électron, quark....) quand elle entre dans un noyau . Elle vaut E = h.ν = e.U
où h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)
ν(s-1)= fréquence
e(C)= charge élémentaire (1,6021733.10-19 C)
U(V)= tension d’excitation
-distribution de particules
On utilise surtout les 3 types de distribution ci-après >>>
LA DISTRIBUTION de BOSE-EINSTEIN
Elle concerne le nombre n de bosons, hors interaction, dans un état énergétique donné Eu
n= (2S+1) / (expx-1)
avec S= nombre quantique de spin et (2S +1) étant nommé facteur pondéral
x(exposant)= rapport énergétique = (Eu - Eh) / k.T
Eu(J)= état énergétique considéré
Eh(J)= énergie de potentiel chimique
k(J/K)= constante de Boltzmann (1,3806503. 10-23 J / K)
T(K)= température absolue
LA DISTRIBUTION de FERMI
Elle concerne les fermions, hors interaction, dans un état énergétique donné Eu
n = (2S +1) / (expx+1) avec mêmes notations que ci-dessus
LA DISTRIBUTION PAR PAIRES
La formule de la compressibilité (en notion particulaire) comporte un coefficient statistique w (dit "fonction de distribution de paires") tel que:
(k.T.np.bt) = V + [4∏.n.∫(w-1).l².dl²]
où le terme de gauche représente la contribution de l’agitation thermique et le terme de droite représente la contribution d’interaction des molécules
k(J/K)= constante de Boltzmann (1,3806503. 10-23 J / K)
T (K)= température constante
np = nombre moyen de particules incluses dans le volume V(m3)
w(nombre)= distribution moyenne des orientations de molécules
w est dénommée "fonction de distribution de paires", c’est à dire la probabilité de trouver une seconde particule à distance l de la première
-électron (généralités)
L'électron est parfois nommé ''négaton''
CARACTÉRISTIQUES de L'ÉLECTRON
Les valeurs chiffrées ci-après, en unités S.I.+ donnent les caractéristiques de l'électron (éventuellement autres unités entre parenthèses)
-angle solide dans lequel il évolue usuellement : Ω= 4∏ sr, soit 12,566 370 6 sr
-charge électrique -élémentaire- (e) = 1,602 176 462.10-19C (ou 4,803.10-10e.s.u)
-constante de couplage (de structure fine) concernant sa fonction électrique
(αé) = 7,297 635 253 3.10-3
-durée moyenne de vie (t) > 1035 s (il est quasi éternel !)
-énergie d’ionisation (ou de liaison) (Ei) = 2,17.10-18 J
(ou 13,545 eV)
-énergie potentielle (Ep) = 8,19.10-14 J
-facteur de Landé (facteur gyromagnétique type 2) = 2,002319
-fréquence de balayage (νé) # 1016 Hz (rotation autour de l’atome d’hydrogène)
-fréquence intrinséque (νi = mc² / h) = 1,236.1020 Hz (rotation de l'électron sur lui-même)
-HAMILTONIEN d’un électron soumis à un champ d’induction magnétique B(perpendiculaire), H = [Q’² + (Q’+ l.m.ν)²] / 2m
où H(J)= HAMILTONIEN, Q’(kg-m/s)= quantité de mouvement de l’électron,
l(m)= distance, m(kg)= masse et ν(Hz)= fréquence
-longueur de Compton (lC) = 2,4263.10-12mètre
-magnéton -ou moment magnétique angulaire-
(μ'é) = 9,2740154.10-24J/T-rad (ou 5,795094.10-33 eV / T-rad)
-masse (mé ) = 9,109 381 887.10-31 kg (= 5,109990.10-1 MeV/c²)
Un électron est ~ 1000 fois moins lourd qu'un quark
-moment cinétique (h/2) = 5,272 857 984.10-35J-s/sr (donc nombre quantique J = 1/2)
-moment électrique dipolaire (Mé) = 3.10-48 C-m (= 2.10-27e-cm)
-moment magnétique propre Mg (dipolaire) = 9,28477.10-34 A-m²
-permittivité dans laquelle il évolue--le vide--
(ε0 = 8,854 187 817.10-12 F/m-sr)
-rapport gyromagnétique (γ'é) = 1,758 820 174.1011 C/kg
-rayon de l'électron
Les diverses implications de l'électron aboutissent à des valeurs très divergentes pour ses dimensions :
1. le rayon dit standard de l'électron est (lé) = e² / Ω.ε.mé.c²
où lé(m)= rayon de l’électron, possédant par ailleurs une masse mé(kg) et une charge e(C), avec c (m/s)= constante d'Einstein(2,99792458 .108 m/s) , ε(F/m-sr)= constante diélectrique et Ω(sr)= angle solide où se transmettent les interactions (en général Ω est l’espace entier, soit 4∏ sr pour le système S.I.+)
La valeur "standard" du rayon de l'électron issue de cette formule
est 2,817 940 285.10-15 m
2. le rayon logique de l'électron est cependant limité par sa rotation, car comme il tourne sur lui-même à 1,236.1020 Hz et comme ses parties externes ne peuvent tourner à une vitesse supérieure à celle de la lumière, on est obligé de limiter son rayon à
lC = c / 2∏.(1,236.1020) soit = 3,861.10-13 m.
On nomme cette valeur longueur de Compton lC (que certains prétendent à tort être 2∏ fois plus forte, comme s'il ne tournait pas !)
3. le diamètre théorique de l'électron, issu du calcul du quantum d'action donne comme limite de longueur un rayon lr # 2.10-12 m
4. toutefois le rayon "réel" de l'électron est évalué à beaucoup moins (10-18 à 20 m), ce qui tient compte des particules fugaces sans cesse créées à sa proximité et qui le perturbent en "l'écrasant"
-vitesse de l'électron (c) = 2,997 924 58 .108m/s (dans le vide)
TYPES DE CAPTURE d'ÉLECTRON
-capture orbitale: l’électron orbital est capturé par le noyau (d’où transformation du positron récepteur β+ en neutron n)
-capture K: cas particulier d’électron capturé sur la couche K (il laisse un Trou, avec émission de rayon X)
-capture d'un proton p qui devient neutron n (sans émission) ce qui est un mode de désintégration
(les 4 autres modes de désintégration étant :
α (noyau d’He) β- (électron) β+(positron) γ(photon)
-électron libre
DEGRES de LIBERTE de l'ELECTRON LIBRE
les 3 caractéristiques essentielles de l'électron sont dites "3 degrés de liberté"
--sa charge (électrique)
--son spin (i.e. moment cinétique intrinsèque)
--son orbitale (i.e. sa probabilité de présence dans un certain volume et qui est définie par la fonction d'onde)
Ils sont indiqués par des nombres quantiques
ÉLECTRONS LIBRES DANS LES SOLIDES
Dans les solides, les électrons libres sont très nombreux (exemple des corps conducteurs, comme les métaux - qui en ont jusqu'à 1028/ m3)
-densité électronique
pour des électrons circulant dans une plaque conductrice, la densité est fonction de l’effet Hall :
h*v = 1 / b*H.e et U = ρ*.B.ll.b*
avec h*v(nb/m3)= nombre volumique de porteurs de charges (donc densité volumique électronique)
b*H(m3/C)= constante de Hall
ll(m)= largeur de la plaque dans laquelle circulent les électrons
U(V)= différence de potentiel entre faces de la plaque
B(T)= champ d’induction magnétique (normal à la plaque)
r*(A/m²)= densité superficielle de courant
-mobilité des électrons
c'est un cas particulier de mobilité des charges expliquant la conductivité
Equation aux dimensions de cette mobilité : M-1.T2.I
Symbole ♣ Unité S.I.+ = Tesla-1(T-1)
♣ = e.t / mé
avec ♣(T-1)= mobilité d’un électron portant charge élémentaire e(C)
mé(kg)= masse de l'électron (9,109.10-31 kg)
t(s)= temps du transit
-vitesse d'un électron
le déplacement des électrons dans un réseau cristallin se fait à une vitesse :
v = (1 / h).dE / dJn)
où v(m/s)= vitesse moyenne de déplacement d’électron
h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34J-s)
E(J)= énergie de l’électron)
Jn(m-1)= NOMBRE d’ondes
-masse effective d’un électron dans un solide
c’est la masse, corrigée en fonction de la variation énergétique
me = h².d ω² / dE²
avec me(kg)= masse effective d'électron
h = moment cinétique quantifié ou Dirac h, ou"constante de Planck réduite"
(= 1,054.10-34J-s/rad)
ω(rad/s)= vitesse angulaire de l’électron
E(J)= variation énergétique de l’électron qui est telle que dE / dJ = v.h
v(m/s)= vitesse de groupe et J(m-1)= nombre d’onde
ÉLECTRONS LIBRES dans les GAZ
Ils dépendent des paramètres de Fermi
Etat fondamental = état de particule ayant la plus basse énergie (donc stable)
-électron lié
RÔLES des ÉLECTRONS liés à L’ATOME
-orbites
Les électrons d'un atome sont disposés sur des orbites autour du noyau, chaque orbite acceptant un certain nombre d'électrons avec un maximum noté ci-après
la 1°couche K(2) -la 2°couche L(8) -la 3°couche M(18) -les 4°,5°,6°,7° couches dites N,O,P,Q (32 chacune)
Un électron qui reste sur son orbite a une énergie stationnaire
Un électron qui reçoit un choc d'une autre particule est excité (pendant un temps de l'ordre de 10-7s) et passe sur une orbite plus externe et plus énergétique
Un électron qui se désexcite retombe sur 1 orbite plus interne et produit un photon
-caractéristiques des électons liés
Il y a quatre nombres quantiques les concernant sur orbites >>> (n) le principal, (m) le magnétique, (l) l'azimutal et (s) le spin
Le nombre d’occupation est le nombre d’électrons installés dans une bande d’énergie donnée
Noms des électrons de liaison (appellations spécifiques, pour différentier leur rôle dans une liaison)
Exemple de la chimie carbonnée >> On a des électron pi (liaison simple) ou électron sigma (liaison double)
Capture d’électron
S'il y a capture nucléale: l’électron orbital est capturé par le noyau (d’où transformation du positron récepteur en neutron)
S'il y a capture K, c'est un cas particulier d’électron capturé qui est sur la couche K (il laisse un Trou, avec émission X)
-distance entre électron et noyau
Le cas le plus simple est celui de l'hydrogène (1 seul électron et un seul proton) Leur éloignement, dit rayon de Bohr (lB), exprimé ci-après en m est :
lB = h².ε0.Ω / mé.e
h est la constante de Planck, ε0 la permittivité du vide, Ω(sr) l'angle solide, m(kg) la masse de l'électron et e (C) la charge élémentaire
Le calcul donne 5,29.10-11 m
Le rayon de Bohr correspond à la taille de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental (à énergie minimale)
-densité d'électrons liés
pour un corps simple, il y a entre 1 et 25.1028 électrons liés par mètre cube du corps
ENERGIE des ELECTRONS LIES
-l'énergie potentielle Ep effective d’un électron est variable avec sa position par rapport au noyau auquel il est géographiquemet lié:
Le niveau d’énergie potentielle des électrons a une probabilité moyenne (soit 50%) d'être quelconque, mais à distance très grande du noyau (sur la couche externe, dite "de valence"): Ep est maximale, puis en se rapprochant, elle décroît jusqu’à un minimum et à proximité du noyau, elle re-croît rapidement.
A l’inverse, la force de liaison entre électron et noyau est inversement proportionnelle au carré de sa distance (loi de Coulomb)
Potentiel normal
En= Z.e² / Ω.ε.l
où En(J)= potentiel (énergétique) coulombien
Z= numéro atomique de l'élément en cause
e(C)= charge élémentaire(1,6021733.10-19 C)
Ω(sr)= angle solide où se déroule l’interaction(4pi sr si c’est l’espace entier et si le système d’unités a le sr comme unité d’angle)
l(m)= distance de l’électron au centre de l’atome
ε(F/m-sr)= constante diélectrique locale
Potentiel centrifuge:
C'est un potentiel complémentaire au précédent, dû à la force centrifuge, pour un électron à fort moment cinétique (il y a augmentation du rayon de l’orbite) :
Ej = h².L(L+1) / mé.lr²
Ej(J)= potentiel (énergétique) centrifuge
h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)
L = nombre quantique orbital
mé(kg)= masse de l’électron
lr(m)= rayon de l’orbite
Potentiel central effectif :c'est le potentiel combiné des 2 potentiels ci-dessus (En +Ej )
Effet d'éloignement (ou écrantage)
Les électrons périphériques, reçoivent incomplètement le champ du noyau, car ce dernier est occulté par les électrons de couches intermédiaires (la variation va de 1 à 6%)
Effets énergétiques de voisinage sur un électron
L'électron d'un atome subit des effets de la part du noyau, puis de la part des autres électrons des couches, puis de la part des atomes voisins
L'ensemble de ces effets est le HAMILTONIEN H et sa décomposition en ses divers effets est donnée par l'équation de Hartree-Fock
H = E1+ E2- E3- E4 où les E sont des énergies (E1 = énergie électrostatique entre électron et noyau-- E2 = énergie coulombienne entre les divers électrons--
E3 = énergie cinétique de l'électron-- E4 = énergie d'antisymétrie)
-calcul de l’énergie
L'énergie est fonction du niveau n de la couche électronique sur laquelle est l’électron dans l’atome
La formule de Balmer généralisée donne le NOMBRE d'onde, qui intervient pour le calcul énergétique >>>
Jn = RH.Z² [1 / na² -1 / nb² -... - 1 / nm2]
où Jn(m-1)= NOMBRE d’ondes (nombre de raies par unité de longueur d’onde)
RH(m-1)= constante de Rydberg
1 / na² ...etc. sont les "coefficients spectraux" où (na.....nm) sont les nombres entiers, qui vont en croissant de a à m dans l’analyse spectrale d’un corps)
Énergie de Fermi" -ou "niveau de Fermi"-.
Pour un solide supposé idéal et à température T= 0° K, c'est l’énergie devenant la plus élevée parmi les niveaux d’énergies possibles que puisse prendre au moins l’une des corpuscules faisant partie de l’ensemble des particules subatomiques du solide
On trouve souvent les périphrases suivantes pour le niveau de Fermi (qui sont des synonymes inutilement compliqués) : - potentiel d’énergie cinétique des fermions--baryons à très basse température-- potentiel électrochimique--potentiel électronique de Fermi--...
Bande énergétique
Zone d’énergie concernant les électrons dans un atome (bande de conduction, de valence...)
-les bandes d’énergie correspondent à chaque famille d'électrons d’un atome occupant telle situation énergétique (et plus ils sont externes, plus leur énergie est grande).
La bande de conduction par exemple, est celle la plus extérieure et donc la plus énergétique
Ces "bandes" peuvent être des bandes permises (successivement: les orbites saturées, puis la couche de valence supérieure, puis la bande de conduction extérieure)
Mais elles sont séparées par des bandes interdites (dites aussi gap), sises à une distance (énergétique) plus ou moins grande et qui seront franchies quand l’énergie de l’électron sera suffisante (grâce à variation de température, ou à action d’un agent externe)
Au fur et à mesure que les bandes se saturent, elles complètent ultérieurement les suivantes qui étaient incomplètes ou vides.Ceci se fait en fonction de la situation du niveau énergétique de Fermi (le plus élevé possible) disponible dans une ou autre bande
-dans un ISOLANT, l'espace énergétique entre la bande de valence et celle de convection est grand
-dans un SEMI-CONDUCTEUR, cet espace est réduit
-dans un SEMI-METAL (métal mauvais conducteur), cet espace est très réduit et proche d’une bande permise
-dans un CONDUCTEUR, cet espace est nul (il y a même quasi-chevauchement entre bandes)
Energie cinétique d'un électron lié
C'est E = h.ν -Ea
où h = constante de ¨Planck ; ν (H)= fréquence de radiation et Ea (J) = énergie que l'électron dépense pour s'extraire de son atome
VITESSE des ÉLECTRONS LIÉS
La vitesse linéaire d'un électron orbital qui tourne autour du noyau est v = h / θ.mé. lr
avec h = constante de Planck, θ(rad) l'angle de rotation (ici 2 pi, car rotation totale) , mé(kg) la masse de l'électron et lr le rayon de son orbite
RADICAUX LIBRES
Quand un ou plusieurs électrons de couche externe d'une molécule n'est (ne sont) pas apparié(s), on dit qu'il y a création d'un radical libre.
Les radicaux libres usuels sont des péroxyde, carbonyle, hydroxyle...
-fermions
Un fermion est une particule élémentaire ayant un spin multiple impair de 1/2 et qui ne peut occuper la même place que ses sœurs quand elles ont le même état quantique (le fermion est individualiste, égoiste, segrégationniste)
PREMIÈRE FAMILLE de FERMIONS
Ce sont des fermions de base (particules élémentaires) de spin = 1/2
Les quarks : un quark a une impossibilité de vivre seul (association nécessaire avec autres quark ou antiquark)
Le quark a 1 masse, donc est sensible à la force de gravitation
il a 1 couleur, donc sensible à la force forte
il a 1 saveur, donc sensible à la force faible
il a 1 charge électrique (-1/3 ou +2/3 ), donc sensible à la force électrique
Les leptons non chargés (neutrinos et antineutrinos), ayant :
une masse quasi nulle, sont donc quasiment insensibles à la force de gravitation
ils ont 0 couleur, donc insensibles à la force forte
ils ont1 saveur, donc sensibles à la force faible
ils ont 0 charge électrique, donc insensibles à la force électrique
Les leptons chargés (électron, muon, tauon, dit aussi "lepton lourd"), ayant :
1 masse, sont sensibles à la force de gravitation
ils ont 0 couleur, donc insensibles à la force forte
ils ont 1 saveur, donc sensibles à la force faible
ils ont 1 charge électrique, donc sensibles à la force électromagnétique
SECONDE FAMILLE de FERMIONS
Ce sont des fermions composites de spin = (1/2),(3/2),(5/2) etc dont :
Les fermions-hadrons dits Baryons non chargés (neutron, hypéron, nucléons ksi et σ neutres) (sont composés de 3 quarks) et :
--ils ont 1 masse, donc sensibles à la force de gravitation
--ils ont 3 couleurs, donc sensibles à la force forte
--ils ont 1 saveur, donc sensibles à la force faible
--ils ont 0 charge électrique, donc insensibles à la force électrique
Les fermions-hadrons dits Baryons chargés
ce sont les (proton,antiproton, baryons Σ et Ξ chargés, baryons Ω, Δ, ω, N+,σ, λ, ξ)
Ils sont composés de 3 quarks et ont :
1 masse, donc sensibles à la force de gravitation
3 couleurs, donc sensibles à la force forte
1 saveur, donc sensibles à la force faible
1 charge électrique, donc sensibles à la force électromagnétique
Voir leurs caractéristiques dans le tableau en annexe "Particules"
s"
-gluons
La théorie quantique des champs a pour but d'expliquer toutes les interactions, à l'aide de relations entre les particules élémentaires. D'où la nécessité d'instituer des champs de forces et de prendre en compte les caractères quantiques des particules.
L'interaction forte se doit donc d'être explicable ainsi : :
une particule induite (une couleur) interagit avec l'une de ses consoeurs (autre couleur) grâce à l'intermédiaire d'une particule (un médiateur, nommé gluon) qui déclenche une force d'attraction entre elles
D'autres médiateurs sont d'ailleurs connus pour jouer un rôle similaire dans les autres types d'interactions (le photon pour les interactions électriques, le boson de Higgs (dit de BEHHGK) pour les interactions magnétiques et le graviton pour la gravitation)
Le gluon (symbolisé g) a une masse de l'ordre de 10-53 kg et ses Nombres quantiques sont S(0) J(1 -)
Le gluon induit 8 arrangements de couleurs sur la particule induite
Il a une durée de vie moyenne de 10-23 seconde
-graviton
La théorie quantique des champs a pour but d'expliquer toutes les interactions, à l'aide de relations entre les particules élémentaires. D'où la nécessité d'instituer des champs de forces et de prendre en compte les caractères quantiques des particules.
L'interaction classique de gravitation y est expliquée ainsi :
une particule induite (une masse) interagit avec l'une de ses consoeurs (autre masse) grâce à l'intermédiaire d'une particule (un médiateur, nommé graviton) qui déclenche une force d'attraction entre elles
Le graviton est, bien sûr, à la fois corpuscule et onde
Trois autres médiateurs ont par ailleurs, des rôles similaires dans les autres types d'interactions que sont :
-l'interaction électrique (le médiateur est alors le photon)
-l'interaction faible -magnétique- (le médiateur est alors le boson BEHHGK)
-l'interaction forte (le médiateur est alors le gluon)
Le graviton n'est cependant pas encore trop bien défini, car les mesures de ses caractéristiques ne sont pas perceptibles par nos appareillages actuels, insuffisamment performants.On commence toutefois à percevoir ses caractéristiques ondulatoires, puisqu'on a mesuré des ondes gravitationnelles en provenance de zones de l'espace énergétiquement très troublées.
Le graviton a une masse inférieure à 10-52 kg et un spin égal à 2
-grosses particules
particule alpha (2 protons + 2 neutrons, donc idem noyau hélium 4)
masse = 6,644656.10-27 kg
hélion (noyau hélium 3 sans électrons)
masse = 5,00641147.10-27 kg
-hadrons
Il y a environ 350 hadrons formant une famille de particules comportant les fermions (baryons) et les bosons (mésons)
Leur taille est de l'ordre de 10-16 à -17 mètre.
Ils suivent le principe d'exclusion de Pauli
Voir leurs caractéristiques sur tableau en annexe "Particules"
L'hypercharge, pour les hadrons, est :
Yf = B + nombre quantique d'une caractéristique principale du quark en cause (à savoir l'étrangeté)
B étant le nombre quantique baryonique
L'hadronisation est le phénomène qui provoque la création de hadrons >> des quarks sont très liés entre eux et, si l'on augmente l'énergie pour essayer de les dissocier, on n'aboutit pas à une dissociation, mais à une nouvelle création de quark-antiquark, menant à un nouveau hadron-fermion (genre proton) etc