Un électron brisé en deux... quasiparticules - Fondamental. Briser un électron en plusieurs morceaux, cela parait a priori impossible, puisqu’il s’agit d’une particule élémentaire.
Et pourtant, des physiciens allemands et suisses annoncent aujourd’hui dans la revue Nature qu’ils ont observé la séparation d’un électron en deux entités distinctes, le spinon et l’orbiton. Il s’agit de quasiparticules dont l’existence a été théorisée depuis une quinzaine d’années. Les électrons isolés sont des particules élémentaires qui ne peuvent pas être séparées en d’autres entités. Il en va autrement des électrons au sein d’un matériau : ils interagissent avec leur environnement et adoptent des comportements différents. Ces électrons ont trois propriétés : sa charge électrique, son spin (sa rotation qui en fait un micro-aimant), et son orbite autour du noyau atomique.
Thorsten Schmitt, de l’Institut Paul Scherrer (Suisse) et ses collègues européens ont réussi à observer la désintégration d’un électron en spinon et en orbiton dans un oxyde de cuivre (Sr2CuO3). Comprendre les canaux de désintégration en physique des particules. La brisure de symétrie, un casse-tête et trois Nobel - Fondamental. Pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?
Pourquoi les particules élémentaires ont-elles une masse ? C’est à répondre à ce genre de questions que les trois physiciens aujourd’hui récompensés par le Nobel ont contribué, en s’intéressant aux situations où la symétrie est brisée –et ce à l’échelle des particules élémentaires, briques de base de la matière. Les travaux de Yoichiro Nambu (87 ans), Makoto Kobayashi (64 ans) et Toshihide Maskawa (68 ans), ont permis de consolider le modèle standard de la physique, corpus qui unifie en une seule théorie les trois familles de particules élémentaires (composées de leptons et de quarks) et les forces fondamentales . Yoichiro Nambu fut le premier à introduire la notion de brisure de symétrie spontanée dans le monde des particules élémentaires. Il a élaboré des outils mathématiques qui sont désormais appliqués à l’ensemble du modèle standard. La solution fut trouvée en 1972 par Kobayashi et Maskawa.
Qu’est-ce que la brisure de symétrie ? Le prix Nobel de physique a été attribué cette année à 1 chercheur américain, M.
Yoichiro Nambu et 2 chercheurs japonnais, M. Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa « pour la découverte du mécanisme de brisure spontanée de symétrie en physique subatomique » (Réf : le monde – le site officiel des prix nobel). Si le prix nobel de physique 2007 était un tant soit peu compréhensible par les non-initié à travers ses applications pratiques (voir Un prix Nobel Français dans notre ordinateur !) Le prix Nobel 2008 semble beaucoup plus éloigné de nos préoccupations quotidiennes. De quoi s’agit-il ? La symétrie et la physique La symétrie des objets naturels (les flocons de neige, certaines fleurs) a quelque chose de fascinant car relativement rare. La symétrie pour les physiciens est la capacité à rester insensible à certaines transformations.
Dans leur recherche de loi pour comprendre et prévoir le monde, les physiciens ont tendance à rechercher de telles symétries pour simplifier ces lois. Quelle est la durée de vie du proton, de electron et du neutron. La durée de vie du neutron hors du noyau de l’atome est de 15 minutes Une fois libéré du noyau de l’atome, le neutron a une durée de vie qui est en moyenne de 886,8 secondes, soit environ 14,8 minutes, plus ou moins 3,4 secondes. Tel est le résultat des dernières mesures effectuées au National Institute of Standards and Technology (Etats-Unis).
Ce résultat, le plus précis jamais réalisé en utilisant des faisceaux de neutrons, est l’aboutissement de dix ans de travail. La disparition du neutron signifie sa désintégration en d’autres particules. Celles-ci incluent les protons, dont la charge est positive. La nouvelle valeur de la durée de vie du neutron s’accorde avec la théorie. Les résultats de ces recherches sont publiés dans la revue Physical Review Letters du 10 octobre 2003. Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique de 1,602×10-19 coulombs. Un proton a une masse de 1,672 623 1×10-27 kg, ce qui est environ 1 836,15 fois plus lourd qu'un électron.