Quanta ou particules élémentaires ou corpuscules ou paquets de particules...?

Autant de mots pour désigner l'infiniment petit...voici quelques définitions :

- Photon : est la particule volatile associée aux ondes électromagnétiques

               qui est échangée lors de l'absorption ou de l'émission de lumière

               par la matière

- spin : est une propriété associée à chaque particule (photon)

           qui détermine les caractéristiques masse/charge électrique (+ ou -)

- boson : est une particule dont les propriétés (spin entier) sont toujours 

              symétriques durant les échanges de particules

- fermion : est une particule dont les propriétés sont toujours

                antisymétriques (spin demi-entier) durant les échanges

                de particules. Il en éxiste 2 types :

• leptons (électron, muon, tauon, neutrino)  
• quarks (down, up, strange, charm, bottom, top);

           sont les plus petites particules actuellement connues,

           associées à une charge de couleurs rouge, vert et bleu qui donne

           cette fameuse lumière blanche  

- baryon : est une particule lourde non volatile (les plus connues :

                protons et neutrons)     

- hadron : composé de particules subatomique (quarks, anti-quarks, gluon)

                régi par l'interaction forte   

- gluon : est un boson responsable de l'interaction forte qui permet

              l'existence des protons, neutrons et hadrons

- méson : est une particule composite non élémentaire composée d'un

               nombre paire de quarks (couleurs) et antiquarks (anti-couleurs)

...c'est par toutes ces particules (liste non exhaustive) que se propage l'information, bonne (currative) ou mauvaise (pathologique)



Etat de la matière fomé de bosons à une température suffisament basse, à un état fondamental d'énergie. Albert Einstein a généralisé les travaux de Satyendra Nath Bose sur les états quantiques des photons atomiques.

Cette statistique désigne que deux particules de fermions ne peuvent occuper simultanément un même état quantique.

Phénomène où les éléments ont une interaction en exerçant des forces les unes sur les autres, par échange de bosons sous forme de particules virtuelles dans un état stable et symétrique.

Peter Higgs explique pourquoi certaines particules ont une masse et d'autre n'en ont pas, de là dépend leur interaction.

                   ...C'est là que fonctionne la médecine quantique...

                 en utilisant la force électromagnétique de la matière

                                           ...via les photons

                          

                 ...la médecine quantique met en résonnance les forces 

                    électromagnétiques des produits naturels curratifs

                                 avec celles de l'être humain...

L'univers considéré jadis comme une machine formée de multiples objets, doit être décrit aujourd'hui comme un tout indivisible et dynamique. Il ressemble désormais plus à une grande pensée qu'à une grande machine. Alors qu'en physique classique les propriétés et le comportement des parties gouvernent ceux du tout, la situation est inversée en mécanique quantique : c'est le tout qui détermine le comportement des parties.

Comment définir la mécanique quantique ? Ce n'est pas facile car le sujet est très abstrait, difficile, sans rapport avec nos intuitions ordinaires concernant la matière et la nature des choses. De surccroît, elle présente des difficultés d'interprétation très délicates et souvent divergentes. "La mécanique quantique est la description du comportement de la matière et de la lumière dans tous leurs détails et, en particuler, de tout ce qui se passe à l'échelle atomique. A très petite échelle, les choses ne se comportent en rien comme des ondes, elles ne se comportent pas comme des particules, elles ne se comportent pas comme des nuages, ni comme des boules de billard, ni comme des poids sur une corde, ni comme rien que vous avez jamais vu." (Richard Fegnman). Autrement dit , la ou les lois qui régissent la mécanique quantique sont peu connues et ne correspondent pas forcément à notre compréhention des choses ni à notre logique.

Suite aux progrès de la physique de Newton au 19ème siècle, lors d'une réunion londonienne Sir William Thomas disait : "la  science physique forme aujourd'hui, pour l'essentiel, un ensemble pratiquement achevé."

Cependant, la découverte et l'étude des phénomènes électriques et magnétiques allaient bientôt montrer les limites du modèle newtonien.

Les travaux de M. Faraday sur le magnétisme vont d'abord conduire à remplacer le concept newtonien de force qui ne permettait pas de décrire correctement la nouvelle réalité physique, par celui plus subtil de champ, force ayant sa propre réalité indépendamment des corps matériels. Par la suite, les recherches  de James-Clerk Maxwell allaient montrer que le champ électrique et le champ magnétique associés à un objet en mouvement, électriquement chargé, ne faisait qu'un : le champ électromagnétique. La théorie complète de l'électromagnétisme qui allait suivre, permit de comprendre que la lumière, les ondes radio, les rayons x... ne sont rien d'autre que des champs électromagnétiques alternatifs qui ne diffèrent que par la fréquence de leurs oscillations.

Au début du 20ème siècle, les physiciens se trouvent donc en possession de deux théories qui s'appliquent à des phénomènes différents : la mécanique de Newton et l'électrodynamisme de Maxwell.

Le 14 décembre 1900, devant la société scientifique de Berlin, Max Planck va présenter un mémoire célèbre, qui allait ébranler les fondements de la science.

En étudiant le problème du rayonnement des corps noirs, il découvrit que des atomes excités n'émettaient pas leur énergie régulièrement et en continu, mais par "paquets d'énergie", par quanta. Il écrit à ce propos : "l'hypothèse des quantas a mené l'idée que dans la nature, il se faisait des changements qui ne s'opéraient pas de façon continue, mais de manière explosive."

Plank n'est pas seulement le père de la mécanique quantique, mais aussi celui qui a défini la constante qui porte son nom.

La constante de Plank [h = 6,62 . 10(-34) joules/s] est, par exemple, utilisée pour calculer la taille des paquets d'énergie (les quantas) de chaque fréquence de la lumière.

a) Phénomène ondulatoire

Lorsqu'on jette un pavé dans l'eau calme d'un étang, des ondes circulaires naissent au point de chute de la pierre et se propagent progressivement sur toute la surface de l'eau. Si on place un bouchon sur l'eau, on constate que ce bouchon qui n'est pas emporté par la propagation de l'onde se contente de monter et de descendre au passage de chacune des ondes. La propagation de l'onde n'est pas une propagation de matière , mais une propagation dans la matière.

Ce que l'onde emporte dans son mouvement n'est pas de la matière, mais de l'énergie. Les molécules d'eau du liquide se contentent de communiquer, aux autres molécules, cette énergie.

b) Période

C'est le temps qui s'écoule entrte deux instants successifs où le bouchon a la même position.

c) Fréquence

C'est le nombre de périodes qui se sont succédées par unité de temps.

Nota : période et fréquence déterminent le temps.

d) Longueur d'onde

C'est la distance qui sépare deux sommets successifs ou le déplacement dans l'espace pendant un temps déterminé.

Nota : la longueur d'onde détermine l'espace.

e) Amplitude

C'est la hauteur du sommet de l'onde.

f) La phase et l'interférence

Si on jette deux pavés identiques dans l'eau au même moment, en deux points différents, les ondes provoquées par les pierres vont se propager en même temps et vont faire osciller le bouchon. Si le bouchon reçoit au même moment la 1ère crête de chacune de chacune des deux ondes, l'amplitude de l'oscillation du bouchon sera double. Les deux ondes s'additionnent, on dit qu'elles sont en phase. Dans le cas inverse, elles sont en opposition de phase. Dans tous les cas, la superposition de deux ou de plusieurs ondes est appelée interférence.

g) La diffraction des ondes

Lorsque des ondes traversent une ouverture de dimension inférieure à la longueur de ces ondes, celles-ci sont diffractées.

Nota : un arc-en-ciel est un phénomène de diffraction de la lumière

           blanche du soleil qui se réfléchit sur les molécules d'eau.

           Les molécules d'eau agissent comme un prisme.

Conséquences :

  Tout comme l'eau, la lumière est un phénomène ondulatoire, elle se

  comporte de la même façon.

h)  Aspect ondulatoire et corpusculaire de la lumière

Si nous diminuons considérablement l'intensité de la source lumineuse, avec par exemple, des filtres absorbants, des franges d'interférence demeurent, mais l'intensité lumineuse présente un caractère discontinu. Le flux lumineux est donc constitué par des entités individuelles que l'on nomme photons. La lumière combine donc à la fois un aspect ondulatoire et corpusculaire. Ainsi les particules subatomiques apparaissent tantôt comme des particules, tantôt comme des ondes. La matière n'éxiste pas avec certitude en des endroits définis, mais à plutôt des tendances à l'existence. Sur un plan médical, avant d'être matière , une maladie est avant tout une onde vibratoire qui peut se symptômatiser. L'onde représente l'information de départ pour développer la matière de la maladie.

Selon la physique de Newton, le temps est unidimentionnel et s'écoule vers

 l'avant. Le passé et le futur adviennent dans cet ordre.

Avec sa théorie de la relativité, Einstien va démontrer que le temps peut revétir plusieurs dimensions.

- La vitesse de la lumière est constante (300 000 km/s)

- Cela concerne la lumière visible mais aussi la totalité du spectre des ondes électromagnétiques : ondes radio, ondes de TV, radars, rayons infrarouges,

UV, rayons X, rayons gamma, rayons cosmiques...

- Toutes les lois de la nature sont les mêmes dans tous les systèmes de

référence en mouvement

- Une montre qui indique l'heure, portée par un individu en mouvement

marche plus lentement (temps relatif) que lorsqu'elle est portée par un

individu au repos (temps propre) : plus la vitesse du porteur augmente,

plus la cadence de la montre ralentit, jusqu'à ce qu'elle s'arrête complètement

à la vitesse de la lumière

-  L'individu en mouvement n'observe aucune variation de temps, par contre

il trouve que l'espace s'est rétréci. Ainsi plus la vitesse augmente plus l'espace

se contracte

- "A cette vitesse, précise Gary Zukav, l'univers est réduit à un volume infiniment petit, l'espace est infiniment contracté et le temps demeure mobile. Pour un observateur qui se déplacerait à la vitesse de la

lumière, le début et la fin ne serait qu'un seul et même instant, un évènement unique. Il transcende complètement l'espace et le temps

car il existe en dehors du temps et de l'espace."

S'agit-il d'omniprésence ?





Des muons (particules élémentaires), créés dans la très haute atmosphère

par la collision de protons et de molécules d'air, atteignent la vitesse de la

lumière à 99%. A cette vitesse, la dilatation du temps est perceptible,

c'est pourquoi ces muons qui sont créés par un rayonnement cosmique vivent

sept fois plus longtemps que ceux crées en laboratoires

En 1972, quatre des horloges atomiques les plus précises au monde furent chargées sur un avion et firent le tour du monde. A la fin de leur voyage, on trouva que ces horloges qui, au départ, étaient en synchronisme rigoureux avec leurs équivalents demeurés immobiles à la surface de la terre, présentaient un léger retard.

La physique de Newton admettait qu'il existe une pendule cosmique qui bat

la seconde pour toutes les régions de l'univers. La théorie d'Einstein dément

ce point de vue. Il n'y a pas d'horloge cosmique qui baignerait tout l'univers

d'un temps universel. Un temps propre associé à differents observateurs n'a

pas de sens. Si l'univers a un pouls, son rythme dépend du

mouvement de celui qui le sonde. Ainsi des évènements qui sont

simultanés pour un observateur peuvent se produire à des instants différents 

pour un autres observateur, en raison de leur mouvement relatif.

Einstein arriva à la conclusion inévitable que "maintenant", "auparavant",

"ensuite", et "simultanément" sont des termes relatifs. Ils dépendent tous

de l'état de mouvement de l'observateur.

Pour Newton, le temps et l'espace sont séparés. Selon Einstein, le temps et

l'espace sont, au contraire, indissociables. Un objet ne peut exister que dans

une histoire à la fois locale et temporelle. Il n'y a pas de temps et d'espace;

seul subsiste un continuum espace-temps, éternellement présent où le temps

et l'espace sont un.

"L'éternité contient le temps, l'infini contient l'espace, et l'espace

-temps contient l'espace et le temps, comme une surface contient

une infinité de lignes, comme un volume contient une infinité

de surfaces" (Jean Bouchart d'Orval)

Le mathématicien Herman Minkowski montra que l'équation de

l'espace-temps de H. A. Lorentz (S²=X² + Y² + Z² - C² t²) pouvait traduire

des rotations d'un faisceau à quatre axes euclidiens dans un espace-temps de dimension quatre.

La vitesse de la lumière réalise une partition de l'espace-temps en trois catégories :

- futur : cône supérieur

- passé : cône inférieur

- ailleurs : région qui se trouve par delà l'espace-temps

Est l'équation la plus célèbre de la relativité d'Einstein qui exprime

simplement que la matière est une forme condensée de l'énergie.

La masse et l'énergie sont des formes differentes de la même chose.

Comme l'espace et le temps, elles ne sont pas des entités distinctes.

Une confirmation de cet aspect de la relativité est apporté par l'étude de la

vie des étoiles qui convertissent continuellement la matière en énergie.

L'idée généralement admise depuis Newton était que la matière, la terre

par exemple, produirait une force de gravitation qui attirerait vers elle toute

autre matière. Cette idée est désormais remplacée celle d'Einstein :

la matière modifie la géométrie de l'espace qui l'entoure; on passe ainsi d'une géométrie plane, celle d'Euclide, à une géométrie courbe, celle de Rieman.

Conclusion :

La gravitation est en fait une géométrie. L'espace à trois dimensions

est donc réellement courbe et la gravitation est simplement la

courbure de l'espace. Une planète ou une étoile est courbe et le

degré de courbure dépend de la masse présente.

Comme l'espace et le temps sont indissociables dans la théorie

de la relativité, le temps est également affecté par la présence

de la matière. C'est donc la répartiton de la matière dans l'univers qui structure globalement l'espace-temps. Voilà pourquoi une horloge qui

parcourt l'espace bat à un rythme plus lent, car le champ de gravitation est plus important.