{"id":20850,"date":"2023-10-27T15:41:06","date_gmt":"2023-10-27T15:41:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/politique\/quelle-est-la-taille-reelle-dun-proton"},"modified":"2023-10-27T17:25:19","modified_gmt":"2023-10-27T17:25:19","slug":"quelle-est-la-taille-reelle-dun-proton","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/toutes-les-actualites\/quelle-est-la-taille-reelle-dun-proton","title":{"rendered":"Quelle est la taille r\u00e9elle d\u2019un proton ?"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Madagascar. <\/strong><\/span>C\u2019est une taille qui compte, et qui fait de\u0301bat. Combien mesure le rayon d\u2019un proton ? Cette particule constitue, avec le neutron, le noyau des atomes et se trouve ainsi au c\u0153ur de la matie\u0300re.<\/p>\n

Un rayon de 0,84 femtome\u0300tre<\/b><\/p>\n

Jusqu\u2019en 2010, la valeur admise pour son rayon, issue de mesures expe\u0301rimentales, e\u0301tait de 0,88 femtome\u0300tre (10^-15 m). Puis une se\u0301rie d\u2019expe\u0301riences utilisant une autre me\u0301thode fit pencher la balance vers 0,84 femtome\u0300tres. Comme nous parlons de millionie\u0300mes de milliardie\u0300me de me\u0300tres, la diffe\u0301rence pourrait parai\u0302tre insignifiante. Erreur ! Un tel e\u0301cart en physique des particules n\u2019est pas raisonnable. Certains y voyaient de\u0301ja\u0300 une bre\u0300che dans le mode\u0300le standard, ce bel e\u0301difice de\u0301crivant l\u2019ensemble des particules et leurs interactions.<\/p>\n

Mais non. Des scientifiques de l\u2019universite\u0301 de Mayence (Allemagne) viennent d\u2019ajouter une pierre a\u0300 l\u2019e\u0301difice de la mesure du proton, en l\u2019abordant par la face the\u0301orique. En maniant une kyrielle d\u2019e\u0301quations complexes, ils ont fini par trouver 0,84 femtome\u0300tre (fm), confirmant les dernie\u0300res mesures. Le proton serait donc bien un peu plus petit que ce que l\u2019on a cru pendant longtemps…<\/p>\n

Un nuage charge\u0301 d\u2019e\u0301lectricite\u0301<\/b><\/p>\n

Mais de quoi parle-t-on exactement lorsque l\u2019on e\u0301voque le \u201crayon\u201d d\u2019une particule qui n\u2019a que peu a\u0300 voir avec une sphe\u0300re \u201cen dur\u201d, type balle de ping-pong ? Il doit pluto\u0302t e\u0302tre vu comme une sorte de nuage charge\u0301 e\u0301lectriquement, sans bord net. Mais il devient globalement moins dense a\u0300 mesure qu\u2019on s\u2019e\u0301loigne de son centre. Ce que l\u2019on appelle son rayon, ou plus exactement son \u201crayon de charge\u201d, correspond a\u0300 la distance a\u0300 partir de laquelle cette densite\u0301 de charge e\u0301lectrique devient ne\u0301gligeable.<\/p>\n

Mesurer son rayon revient donc a\u0300 estimer sa sphe\u0300re d\u2019influence sur une particule charge\u0301e en quelque sorte. Ce qui donne une me\u0301thode pour l\u2019obtenir : utiliser une particule charge\u0301e comme sonde. Ainsi, la premie\u0300re technique utilise\u0301e consistait a\u0300 bombarder le proton avec des e\u0301lectrons, des particules e\u0301le\u0301mentaires, bien plus petites que le proton, charge\u0301e ne\u0301gativement. C\u2019est en de\u0301terminant a\u0300 partir de quelle distance les e\u0301lectrons sont perturbe\u0301s dans leur trajectoire par la pre\u0301sence du proton que l\u2019on e\u0301tablit la mesure de 0,88 fm.<\/p>\n

Muon et laser pour mesurer le proton<\/b><\/p>\n

En 2010, les physiciens de\u0301cide\u0300rent d\u2019utiliser une me\u0301thode plus pre\u0301cise a\u0300 base de lasers et de muons, un cousin de l\u2019e\u0301lectron mais 207 fois plus massif. En substituant l\u2019e\u0301lectron qui tournicote autour du proton par un muon, les chercheurs ont fabrique\u0301 de l\u2019hydroge\u0300ne muonique. Ils l\u2019ont ensuite excite\u0301 par un laser. L\u2019e\u0301nergie d\u2019excitation est lie\u0301e directement au rayon du proton e\u0301leve\u0301 au carre\u0301. Et cette fois, la mesure donne 0,84 fm. Ce n\u2019est pas plus pre\u0301cis que la pre\u0301ce\u0301dente me\u0301thode, c\u2019est carre\u0301ment diffe\u0301rent. Shocking !<\/p>\n

Pour trancher, les chercheurs de l\u2019universite\u0301 de Mayence ont donc utilise\u0301 le calcul, a\u0300 partir de la the\u0301orie de la chromodynamique quantique (QCD). Elle de\u0301crit les interactions a\u0300 l\u2019\u0153uvre dans le noyau atomique. Les protons sont forme\u0301s de trois quarks, les e\u0301le\u0301ments constitutifs e\u0301le\u0301mentaires de la matie\u0300re, et de gluons qui agissent comme des particules message\u0300res de l\u2019interaction forte qui lie les quarks entre eux. A partir de simulations nume\u0301riques re\u0301alise\u0301es par des supercalculateurs, les scientifiques de Mayence sont ainsi parvenus a\u0300 de\u0301terminer ce fameux rayon, l\u2019estimant a\u0300 0,84 fm.<\/p>\n

Si cela valide avec e\u0301clat les expe\u0301riences de\u0301licates mene\u0301es avec les muons, les the\u0301oriciens ne pourront s\u2019empe\u0302cher d\u2019e\u0302tre de\u0301c\u0327us car cela souligne une fois de plus l\u2019excellence du mode\u0300le standard de la physique des particules. Or, il faudra bien un jour le prendre en de\u0301faut si l\u2019on veut expliquer la matie\u0300re noire, ou l\u2019e\u0301nergie noire, constituants majoritaires de l\u2019Univers, et dont le mode\u0300le standard ne dit rien…<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la Madagascar<\/a>, suivez Africa-Press<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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