Il ne pèse pas bien lourd !

28.11.2008

Et pourtant, voilà des années qu'on cherche comment il fait !

Oh ! Pas qu'avec le prix de mes impôts (puisque je n'en paye que sur mon tabac et le propergol à indice d'octane de 95 % que je mets dans mon « tas de boue à roulettes » pour le mouvoir).

Le proton !

Il a une masse de 1,672 623 1×10-27 kg, ce qui est environ 1.836,15 fois plus lourd qu'un électron.

Il est bien petit, puisque son rayon serait de l'ordre de 0,8 femtomètre, environ car pour des mesures plus précises les résultats divergent selon les méthodes employées.

Le proton est un baryon composé de deux quarks up et d'un quark down qui sont maintenus ensemble par la force forte, transportée par des gluons.

Sa charge électrique est de : 2/3e + 2/3e - 1/3e = 3/3e soit +e.

La force électromagnétique étant de nombreux ordres de grandeur plus forte que la gravitation, la charge d'un proton doit être égale à la charge d'un électron, sinon la répulsion nette provenant de l'excès de charge électrique positive ou négative aurait un effet notable sur l'expansion de l'univers tel qu'on le connaît encore aujourd'hui et ainsi que sur toute la matière agrégée gravitationnellement (type planètes, étoiles, sable fin de la plage de Calvi en « Corsica Bella Tchi-tchi », etc.).

Il est acquis que le positron a la même charge que l'électron mais de signe opposé ; la même chose s'applique pour l'antiproton et à son antiélectron.

Lorsqu'un proton se désintègre au sein d'un noyau par interaction faible, en vertu d'un bilan global d'énergie favorable, il donne trois particules : un positron, un neutron et un neutrino électronique (radioactivité β).

Opération tout à fait impossible pour un proton isolé, car le neutron est déjà plus lourd que le proton.

Tout le problème qui restait à résoudre était de savoir d'où vient sa masse.

C'est chose expliquée, car la science avance à grand pas, n'en doutez pas une seconde !

La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l'inertie des corps et leur « poids » (produit du rapport des masses de deux objets rapporté à l'inverse du carré de la distance qui les sépare : voilà une des explications que j'aime bien pour expliquer l'attractivité de mon charme méditerranéo-slave auprès de la gente féminine ! Ma masse !).

Or, à 95 % c'est de l'énergie pure viendrait des quarks et des gluons.

Encore fallait-il le démontrer scientifiquement.

Et c'est ce que viennent de faire une flopée d'équipes internationales de physiciens, notamment ceux du Centre de physique théorique de Marseille.

Cocorico !

Leurs calculs prouvent que la masse du proton résulte principalement de l'énergie portée par tous les quarks et les gluons, au travers de la célèbre formule d'Einstein E=mc².

Cette prouesse (car s'en est une, à ne pas douter !) confirme la validité d'une théorie indispensable à dépeindre les interactions fortes entre particules.

Publiés dans « Science » ce 21 novembre 2008, leurs travaux ont été accomplis grâce à des supercalculateurs parmi les plus puissants du monde et permettent d'envisager l'arrivée d'une nouvelle théorie en physique fondamentale, au-delà du modèle actuel, avec d'éventuelles découvertes dans le domaine des interactions faibles des quarks.

Explications : Dans les noyaux des atomes, on trouve des protons et des neutrons. Dans ces derniers on trouve les quarks et les gluons. Or, la masse des gluons est nulle.

Et, contrairement à ce que l'on pourrait penser, la masse des quarks qui composent un proton ne représente que 5 % de la masse de ce dernier.

Quid ? Le vide aurait-il une masse ?

D'où proviennent donc les 95 % restants ?

La question à quelques millions d'euros ?

Les chercheurs, pilotés en France par Laurent Lellouch, directeur de recherche scientifique du CNRS au Centre de physique théorique, se sont appuyés sur plus de vingt ans de recherches effectuées par des physiciens du monde entier.

Partant des équations de la chromodynamique quantique, autrement dit la théorie qui décrit les interactions fortes, ils sont parvenus à calculer la masse des protons, des neutrons et autres particules du même type.

Résultat, les masses obtenues par le calcul sont en excellent accord avec celles mesurées expérimentalement !

Les chercheurs confirment ainsi que le « modèle standard » est correct (une fois de plus !) pour décrire l'origine de la masse de ces particules et donc celle de plus de 99 % de l'univers connu & visible.

Pour parvenir à leurs fins, les chercheurs auraient utilisé une approche où l'espace-temps est envisagé comme un « réseau » cristallin à quatre dimensions, composé de sites espacés le long de rangées et de colonnes (un vieux tableur Excel a donc fait l'affaire !).

Leur principal défi a été d'arriver à une solution qui corresponde à notre espace-temps continu, tout en contrôlant toutes les sources d'incertitudes liées aux calculs sur réseau. Sur le plan pratique, ce travail marque l'arrivée à maturité de méthodes numériques pertinentes pour l'étude des interactions fortes.

Il devrait jouer un rôle fondamental dans la nouvelle ère de la physique qui s'ouvre avec le LHC encore en panne ces jours-ci, celui qui devait créer dans les sous-sols genevois assez de micro-trous-noirs pour avaler la planète entière il y a seulement quelques semaines de ça.

En effet, contrôler le modèle des interactions fortes pourrait permettre de mettre en évidence de nouveaux effets liés aux interactions faibles de quarks qui sont masqués par les interactions fortes.

Logique...

Ce calcul s'avère l'un des plus importants calculs numériques effectués à ce jour. Une véritable performance qui a requis les ressources des supercalculateurs Blue Gene de l'Institut du développement et des ressources en informatique scientifique (IDRIS) du CNRS et du « Forschungszentrum Jülich », mais également des « fermes de calcul » de l'université de Wuppertal et du Centre de physique théorique de Marseille.

Personnellement, je suis rassuré !

Savoir pourquoi les « choses pèsent », bé ça manquait à l'harmonie personnelle de mon Intellect...

Même si je n'ai pas bien compris pourquoi personne n'y avait pensé avant, à cette relation évidente entre masse et énergie, au moins depuis la première bombe atomique, voire un peu précédemment, quand Einstein soi-même eut émis les équations relatives à la... relativité (restreinte pour laquelle il fut « couronné » Nobel et générale plus tard, pour laquelle il ne reçut aucun satisfecit).

Je n'étais pas né, mais je savais déjà.