Les dimensions dans l'atome
Depuis le debut du siecle, les physiciens se sont egalement apercu que des particules plus petites que les atomes existaient, comme l'electron ou le proton.
Bien qu'on les representent encore sous forme de petites spheres, les particules elementaires n'ont plus rien a voir avec cette representation simpliste et sont de toutes facons bien trop "petites" pour etre observees a l'aide de microscopes. Mais alors, comment fait-on pour les observer??...
C'est tres difficile et tres facile a la fois!...
Pour voir un objet, il faut
de la lumiere. Mais la lumiere est elle-meme faite de particules:
les photons. Et lorsqu'un photon frappe la particule que l'on veut observer,
celle-ci peut etre fortement perturbee et meme ne plus exister. C'est un peu comme si,
pour connaitre la profondeur d'un puits, vous y jetiez non pas un petit caillou mais
un rocher aussi gros que le puits!... Vous comprendrez alors la difficulte
de "voir" les particules.
Chambre a bulle (BEBC) |
Chambre a fils (Aleph) |
Traces dans une chambre a bulles |
Traces dans une chambre a fils |
Experience: Prenez une bouteille d'eau gazeuse a moitie pleine. Secouez-la energiquement, puis ouvrez le bouchon. Vous verrez un leger brouillard apparaitre dans la partie superieure de la bouteille (c'est la chambre a brouillard de Mr Wilson, inventee en 1912) et vous verrez de nombreuses bulles apparaitre dans l'eau (c'est la chambre a bulles de Mr Glaser, inventee en 1956).
Aujourd'hui et depuis les annees 70, on utilise des detecteurs complexes comportant plusieurs detecteurs specialises dont les chambres a fils, dans lesquelles les trajectoires des particules sont toujours courbees par un champ magnetique mais visualisees cette fois grace aux signaux electriques que les particules creent sur les fils pres desquels elles passent.
Depuis un siecle environ, les physiciens ont trouve beaucoup de particules et depuis les annees 1970, un modele theorique semble bien expliquer leur existence. Grace a ce modele, seules 12 particules vraiment elementaires forment les briques de la matiere: 6 quarks (dont 2 sont utilises pour faire le proton et le neutron) et 6 leptons (dont l'electron et le neutrino). Mais de nombreuses symetries existent entre ces particules et peut-etre un jour...
Son principe est le meme que celui de l'avion qui laisse une trainee dans le ciel. Au passage de l'avion, la vapeur d'eau presente dans le ciel se condense en fines goutelettes qui finissent par former de petits nuages que nous pouvons voir. De meme, au passage d'un particule comme un electron (si petite que nous ne pouvons pas la voir: moins de un millieme de millardieme de millimetres!), de fines goutelettes se forment dans la chambre de Wilson. Car dans cette chambre, qui est un recipient en aluminium de quelques dizaines de centimetres de diametre, il y a de l'ether ou de l'hydrogene sous forme de gaz.
Au moment ou la particule passe, on declenche un piston qui comprime le gaz. Celui-ci reste sous forme de gaz mais est a la limite d'etre liquide. Un particule cree des ions le long de sa trajectoire et ces ions vont devenir les endroits ou se forment les premieres gouttes de liquide. On prend alors une photo sur laquelle on a ainsi enregistre la trajectoire de la particule representee par les petites gouttes qu'elle a laisse dans son sillage.
Plus tard, en 1952, Mr Glaser inventa la chambre a bulles. Cette fois c'est un liquide
que traverse la particule et ce sont des bulles de gaz qui se forment le long de
la trajectoire. Un peu comme les bulles qui apparaissent
lorsque vous ouvrez une bouteille de soda. L'idee est simple mais la realisation du detecteur
etait difficile et Mr Glaser a recu en 1960 le prix Nobel pour cette invention.
Didier Verkindt ,
LAPP