Les protons et les neutrons sont faits de particules élémentaires appelées les quarks. Les particules élémentaires sont les plus petits constituants de la matière. Nous en connaissons trois types : les quarks, les leptons et les particules de force.
Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que l'atome était la plus petite particule qui existait dans l'Univers. On sait maintenant qu'il y a des particules encore plus petites et indivisibles (comme le neutrino) : les particules élémentaires.
L'électron est le plus léger des leptons électriquement chargés. Un autre lepton chargé est le muon, une sorte de gros électron dont la masse est environ 207 fois supérieure à celle de l'électron. Le tau est un lepton chargé dont la masse est 3 536 fois celle de l'électron.
Boson de Higgs
Seuls le photon et les gluons seraient de masse nulle. Pour corriger le modèle, Peter Higgs a proposé, vers la fin des années 1960, d'y ajouter une autre particule : un boson conférant les masses à toutes les autres particules.
Le boson de Higgs est surnommé, au grand dam des scientifiques, la “particule de Dieu”, celle qui donne à la matière sa masse. C'est une très petite particule que les chercheurs ont longtemps supposée comme existante.
Un photon n'a pas de taille.
La taille d'un nucléon est d'environ 10-15m, soit un millionième de millionième de millimètre ! Un quark est théoriquement une particule ponctuelle, elle ne doit donc pas avoir de taille... En tout cas, si les quarks ont une taille, elle est inférieure à 10-18m, soit au moins mille fois plus petit que le nucléon !
Les protons et les neutrons sont eux-mêmes formés de quarks. Dans l'état actuel de la science, les quarks ne sont pas formés d'autres composantes, de sorte que ce sont les choses les plus petites que nous connaissions.
Dans le nanomonde, les objets sont mesurés en nanomètres. Un nanomètre est un milliardième de mètre.
Boson de Higgs, le chaînon manquant de la physique.
L'hydrogène est le premier dans le tableau périodique et aussi le plus simple. D'où la tendance à dire "le plus petit".
Le micromètre ou micron µm (millième de mm, 10-6m) : l'épaisseur des bulles de savon, quand elles font de jolies couleurs, est de quelques microns.
Afin de mesurer des longueurs, que ce soit en physique ou encore en chimie, on utilise des unités plus petites que le millimètre. On retrouve donc le nanomètre qui mesure 0,000001 millimètres et le micron qui mesure 0,001 millimètre et 1000 nanomètres.
Le terme profondeur s'utilise lorsque l'on mesure une distance de haut en bas, quand on mesure par exemple une piscine. On peut aussi l'utiliser quand on mesure la dimension de la face avant vers la face qui est derrière dans l'espace.
Ces préons sont des fermions, des particules de matière. Chaque quark ou lepton est une combinaison de trois préons. Deux préons de charge +1/3 et un de charge nulle, par exemple, constituent un quark u, alors que l'antiquark u– est formé de deux préons de charge –1/3 et d'un de charge nulle.
Celle-ci est réalisée par un échange de particules électriquement neutres, mais porteuses d'une charge de couleur, nommées gluons. Les six quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière.
Lors de la découverte du boson de Higgs, sa masse a été mesurée à environ 125 gigaélectronvolts (GeV), mais elle n'était alors pas connue avec une grande précision. L'analyse de bien plus de données était nécessaire pour réduire la marge d'erreur de cette mesure.
Les quarks sont liés entre eux dans les hadrons par l'échange de particules sans masse analogues au photon des forces électromagnétiques, les gluons. Dans les années 1960, cette réalité était loin d'être évidente pour la plupart des physiciens des particules élémentaires.
En 1964, deux physiciens ont postulé l'existence de particules subatomiques aujourd'hui connues sous le nom de quarks. Les physiciens Murray Gell-Mann et George Zweig travaillaient chacun de leur côté à une théorie sur la symétrie des interactions fortes en physique des particules.
Le champ de Higgs permet de préserver la symétrie à haute énergie et d'expliquer la brisure de la symétrie à basse énergie. Il est responsable de la masse des bosons électrofaibles, mais interagit aussi avec les fermions (quarks et leptons), qui acquièrent ainsi une « masse ».
Or, un photon n'a pas de masse au repos car il n'est jamais au repos : sa vitesse, qui vaut 299 792 458 mètres par seconde (c), est constante quelle que soit son énergie (couleur). Il ne sera ni accéléré ni freiné par un champ de gravité ; celui-ci modifiera son énergie mais pas sa vitesse.
L'impulsion du photon a été mise en évidence expérimentalement par Arthur Compton, ce qui lui valut le prix Nobel de 1927.
On peut distinguer dans l'univers deux types de substance : la matière, qui possède une masse, et la lumière, de masse nulle. La lumière peut se propager dans le vide, toujours à la même vitesse.
Définition. Le micromètre est un sous-multiple du mètre, qui vaut un millionième de mètre, soit un millième de millimètre : 1 μm = 10−6 m = 0,000 001 m. soit 1 μm = 10−3 mm = 0,001 mm .