L'Alcahest Quantique E-Book

Frédéric Cordier

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Geisteswissenschaft
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 601

Veröffentlichungsjahr: 2020

Beschreibung

L'Alcahest Quantique se propose de vous décrire l'Univers d'un point de vue unique en son genre. Il est le Résultat de 7 années de recherches, d'analyses et de mise en synthèse, dans les divers domaines de la science. La vision de l'Univers que l'auteur a développé au travers de ce livre, vous permettra de découvrir qu'en définitive, tout est exactement à sa place, en tout instant et en toute circonstances. Rien n'est dû au hasard. Cette vue de l'Univers est à 99% compatible avec les connaissances et résultats scientifiques actuels, et se propose de revoir uniquement quelques détails, qui pouvant sembler insignifiants, changent en réalité beaucoup de choses dans la manière d'aborder l'Univers, son écoute, et sa compréhension.

Leseprobe

« Alcahest » Nom, masculin, inventé par Paracelse. Dissolvant universel, capable de ramener tous les corps de la nature à leur vie première.

Avant Propos

Avant d’exposer le contenu de ce livre, il est important de préciser que ce que vous y trouverez, se situe à mi-chemin entre science et philosophie. Il vous sera proposé, de découvrir une vision particulière de notre Univers au travers d'une version revue et corrigée de la Mécanique Quantique. Et pour cela, il nous faudra aborder son contenu d’un point de vue légèrement différent de celui que la science nous propose tout en restant compatible avec les lois actuelles que la Mécanique Quantique 'Humaine' nous propose. Point de vue qui, si un jour, se trouvait être vérifié puis validé par la science officielle, permettrait d'ouvrir de nouvelles perspectives dans plusieurs domaines d'applications tels que la médecine, l'astrophysique, etc. Nous tenterons, de démontrer la cohérence de cette théorie et surtout, le fait qu’elle unit notre Univers connu à toutes les échelles, un peu comme le ferait une fractale avec son infinie répétition.

Pour vous exposer cette vue de la physique quantique, dans un premier temps, nous relaterons certaines des diverses découvertes que la science a établi et validé jusqu’à ce jour. Les atomes, les particules et forces en présence, seront dans un second temps décrits tels qu’on pourrait l’imaginer et le comprendre grâce aux connaissances scientifiques actuelles. Détaillant ainsi globalement le fonctionnement de l’atome du point de vue quantique, celui des particules ainsi que les interactions que l’on peut trouver entre ces divers éléments de la matière et l’énergie d’après les lois actuelles de la mécanique quantique.

Dans un troisième temps, lorsque l’atome et les particules connues de la science actuelle seront détaillés, il sera alors proposé, d’aller plus loin dans un concept où toutes les composantes énergétiques de la mécanique quantique, sont au cœur de l’existence même de notre Univers physique et énergétique. Un concept qui donnera à ces éléments que vous pensiez connaître grâce à notre science officielle, une dimension et une consistance que vous n’auriez peut-être jamais osé imaginer jusqu’à présent. A partir de ce point là, nous aurons alors complètement basculé dans une vision de la réalité, où tout prends un sens, et où chaque élément est à sa place en quelque circonstance qu’il soit. Un univers pour lequel le mot hasard est inconnu. Nous serons alors, en quelques sortes, en face à face avec un Univers en constant rééquilibrage.

Puis, pour terminer, la quatrième partie contiendra toutes les implications pratiques et techniques majeures qu’il nous a été donné d’entrevoir, et découlant directement de la théorie de l’Alcahest Quantique. Vous y découvrirez entre autre, notre interprétation sur l’âme, l'esprit et la conscience; l’astrologie d’un point de vue inconnu à ce jour, la mémoire de l’eau, les états modifiés de la conscience, ainsi que bien d’autres sujets passionnants.

Pour ceux qui sont allergiques aux discours scientifiques et pour qui l’étude de la Mécanique Quantique semble trop complexe, et ce bien que j'ai fait tout mon possible pour en rendre certains éléments accessibles au plus grand nombre, vous pourrez si vous le désirez directement commencer par la troisième partie de ce livre intitulée « l’Alcahest Quantique ». C’est à partir de cette partie, que la théorie d’Univers Information est exposée. Cette théorie s’appuie sur des explications fournies dans les deux premières parties du livre pour être plus facilement abordable et compréhensible. Cependant, en commençant par cette troisième partie, vous aurez la possibilité, grâce aux rappels présents, sur les lois officielles de la Mécanique Quantique, de la découvrir par petits morceaux, ce qui nous permettra peut-être, de vous la rendre accessible.

Ainsi, lorsque je traiterai d’un sujet, que ce soit un atome, une particule, une force, une loi, un concept, et qui aura été abordée dans les parties précédentes, je procéderai par note en de fin de page, à un rappel vers la partie dans laquelle le sujet aura été détaillé précédemment. Cela sera fait par un numéro présent en indice collé à droite du mot représentant le sujet et, en bas de la page, par ce même numéro suivi des informations permettant de retrouver dans ce livre, la page de description de ce dernier. Cela devrait vous aider dans la compréhension de cette théorie quantique.

Bien entendu, ce qui sera exposé dans ce livre n’est pas là pour être défini comme une vérité absolue et immuable concernant notre Univers. Ainsi, chaque lecteur est invité à considérer les écrits présents dans ce livre comme représentant un nouveau terrain de recherche dont l’objectif est de tenter de mieux comprendre l’Univers qui nous entoure. Libre à chacun de découvrir et de décider si, ce qui est exposé ici raisonne et résonne dans sa pensée et dans son cœur comme une part d’une vérité plus haute, ou si ces idées lui semblent improbables voire impossibles.

Chacun détient sa part de vérité qui est propre à son existence et aux besoins de son esprit via l’expérience de vie personnelle. Vérité qui même si elle se trouve être divergente face à celle d’un autre, n’en est pas moins légitime pour soi-même…

J'aimerais aussi ajouter en dernière information deux points primordiaux pour moi. Le premier concerne le fait que ce livre est un "premier essai". J'espère que vous ne m'en tiendrez pas rigueur. Il est difficile d'arriver à trouver le cheminement le plus simple pour expliquer une pensée complexe sur un sujet aussi vaste. J'ai essayé de trouver un ordre logique et progressif mais il est possible que cette logique ne soit pas forcément celle de tout un chacun. J'espère juste qu'elle sera assez pertinente pour que le plus grand nombre puisse arriver à saisir l'intérêt et le contenu de la théorie que je développe au travers de ce livre. L'utilisation du "nous" ou "je" est venu de manière intuitive et j'ai préféré le laisser tel quel. Il peut paraître déroutant, mais il est aussi le reflet d'un sentiment d'être guidé, et qui était surtout présent, entre autre, lorsqu'à certains moments, l'écriture coulait comme une rivière abondante dépassant parfois le contenu de ma pensée consciente.

Note relative aux droits d’auteur

Pour pouvoir vous restituer une partie de l’histoire de la science concernant les découvertes liées à la matière, aux particules, et à tout ce qui est forces existantes ; et pour pouvoir vous décrire plus précisément les composantes intéressantes de la mécanique quantique, il a fallu compulser des sites Internet ainsi que des livres, dont la qualité et la fiabilité des informations qu’ils recèlent n’est plus à prouver. Cependant, j'ai tenu à respecter, dans cet écrit, les principes des droits d’auteur et des citations. Pour cela, je me suis appuyé sur la déclaration présente sur le site Internet de l’Université Descartes à Paris concernant les droits d’auteur et les citations1.

Ainsi, les deux sites majeurs ont servi de support de recherche pour les deux premières parties de ce livre :

- Encyclopaedia Universalis2

- Centre National de la Recherche Scientifique3

Si les articles cités du CNRS sont en accès libre, ceux de l'Encyclopédie Universalis nécessitent un abonnement. Qui entre nous, n'est pas cher et permet d'accéder à une quantité d'informations sur divers sujets, qui d'après nous, valent bien plus que le prix de l'abonnement.

Concernant les autres citations ou sources d’informations ponctuelles présentes dans ce livre, elles seront elles aussi citées en notes de fin de page pour respecter, une fois encore, le principe des droits d’auteur et des citations. Ces citations vous permettront de vous rendre directement sur la page du site Internet d'où la citation provient.

Des demandes d’autorisation de « courtes citations », « d’inspiration » et de « références » ont été envoyées par lettre recommandée avec accusé de réception ou par e-mail/messages à chaque fois que cela a été possible, celles qui ont reçu une réponse positive sont présentes ici. Les autres seront citées en respect et en concordance avec la source universitaire sur les droits d'auteur. :

Concernant la 1ère et 2ème partie du livre :

- le 5 mars 2015 : Encyclopaedia Universalis, 62bis avenue André Morizet, 92100 Boulogne Billancourt. Réponse d'autorisation reçue le 9 avril 2015, en concordance avec la source universitaire sur les droits d’auteur.

- le 10 novembre 2017 : CNRS, réponse d'autorisation reçue suite à une conversation téléphonique Aucune réponse reçue à ce jour à mes demandes par e-mail.

- le 23 avril 2020 : astro400 me répond : En attente de réponse de l'auteur d'un graphique. Graphique retiré du livre lié à l'absence de réponse de l'auteur.

Concernant la 3ème partie du livre :

- le 11 novembre 2017 : Edouard Bernal : est autorisé l’utilisation de courtes ou longues citations, de textes et d’images sur sa théorie sur l’électromagnétisme et la gravitation

- Le 25 juin 2018 : L’institut Fabernovel pour l’atelier « Nouveau monde, nouvelles règles, nouveaux pouvoir » du thème « Les disruptions du monde ». Réponse positive le 12 juillet 2018.

- Le 11 juillet 2018 : le CNRS et l’ERC via un des emails présent sur ce lien : http://www.cnrs.fr/derci/spip.php?article941

Concernant la 4ème partie du livre :

- le 30 mai 2016 : astrointernational, 63 rue Montpensier, 64000 Pau. Réponse d'autorisation reçue le 31 mai 2016, en accord avec la source universitaire sur les droits d’auteur.

Si un lien, en note de bas de page, pointant vers l’Internet se trouve ne plus être disponible au moment de votre lecture, n’hésitez pas à consulter l’archive du WEB4 qui sauvegarde une très grande partie de l’Internet pour retrouver une sauvegarde de la source qui était présente lors de l’écriture de la partie du livre que vous lisez et pour laquelle le lien ne serait plus accessible.

Je tiens aussi à informer qu'il n'existe aucune relation commerciale ou de tout autre type entre moi même (l'auteur du livre L'Alcahest Quantique) et le sites, instituts et/ou sociétés des sites internet, documents et livres que je cite dans cet livre.

1 source : http://thesesenligne.parisdescartes.fr/Diffuser/Droits-d-auteur-et-citation

2 Encyclopaedia Universalis en ligne : http://www.universalis.fr

3 Centre National de la Recherche Scientifique : http://www.cnrs.fr

4 Voir : http://web.archive.org

Préface

De nos jours, nous entendons de plus en plus dire que tout est lié. Que notre avenir est commun et que les actes de chacun se répercutent silencieusement sur le destin de la masse globale. On nous parle largement de Karma5 et donc, de l’impact direct de nos actes passés sur notre devenir mêlant dans tout ce bouillon, des concepts tels que vies antérieures et mémoires ancestrales. On nous explique que, pour changer les choses, nous devons maîtriser nos pensées car celles-ci ont un réel pouvoir sur l’instant présent et notre devenir. A côté de cela, nous rencontrons aussi, de plus en plus de personnes qui, utilisant ce que nous pourrions nommer : le pouvoir de la pensée et le pouvoir du cœur, se qualifiant de magnétiseur, de sourciers6, de radiesthésistes7, de guérisseurs d’âmes, et de bien d’autres qualificatifs pour expliquer un travail qu’ils semblent réaliser en relation avec ce que l’on pourrait appeler le monde des énergies.

D’un autre côté, nous avons la science qui, découvre petit à petit, des facettes de la matière et de l’énergie qu’elle ne connaissait pas, repoussant encore plus loin les limites de la compréhension de l’Univers dans lequel nous évoluons tout en excluant officiellement, tout au moins pour l’instant, tout cet Univers ésotérique dans lequel seraient plongées de plus en plus d’âmes en quêtes d’expériences et de découvertes intérieures et extérieures, au-delà de nos sens et de notre compréhension actuelle.

On peut très facilement trouver des lectures et des propos de personnes affirmant, sans preuves aucunes, que la science ne pourra jamais expliquer ce monde énergétique et intangible qui s’ouvre à nous de plus en plus. Qu'il s'agit la de concepts purement métaphysiques et donc, que l’existence des dimensions et autres plans subtils que passeurs d’âmes, médiums et autres ésotéristes côtoient chaque jour, ne pourra jamais être prouvée scientifiquement.

Les hommes de science du passé nous ont à maintes reprises démontré que le génie créatif de l'esprit Humain a toujours su s’affranchir des conventions et des concepts limitant, en repoussant toujours plus loin les barrières du connu concernant notre compréhension de l’Univers qui nous entoure. Pour cela, il aura fallu que ces Hommes d’exception, en marge des courants de pensée communs, ces créatifs sans limites ni contraintes, prennent le risque d’arpenter des chemins que d’autres n’auraient jamais osé regarder, même de loin. Chemins qui au final les auront menés à découvrir de nouvelles théories, de nouvelles lois que nul autre n’avait encore déchiffré. Théories et lois qui, bien souvent firent dans un premier temps l’objet d’un rejet par leurs pairs, pour enfin être validées et acceptées bien des années plus tard. Certaines d'entre elles sont d’ailleurs, toujours en application de nos jours…

5 Terme sanskrit représentant entre autre le cycle des causes et des conséquences (source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Karma)

6 La sourcellerie est la discipline à travers laquelle on utilise une baguette ou un pendule pour retrouver des sources d’eau souterraine (voir radiesthésie3).

7 La radiesthésie est un procédé de détection fondé sur la sensibilité des êtres vivants à certaines vibrations et énergies qu’émettraient différents corps (source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Radiesthésie)

Sommaire

1

ère

partie

Histoire d’Atomes et de particules.

Avant propos

Naissance de l’atome

Naissance de l’électron

Mendeleïev et le tableau périodique des éléments

L’atome de Rutherford

L’atome de Bohr – mesure d’absorption et émission de photons

Naissance de la relativité

Les débuts de la mécanique quantique

Fonction d’onde

Interactions - lumière et atomes

Etat quantique des électrons

Forces atomiques

2

ème

partie

La Mécanique Quantique, la Relativité et la Cosmologie

Informations préalables

Chapitre I : Les particules

L’atome

Les Hadrons, particules élémentaires

Les Fermions.

Les Gluons et la Chromodynamique Quantique

Les Bosons

Chapitre II : Les forces et interactions

L’interaction nucléaire forte

L’interaction nucléaire faible

L’interaction électromagnétique

Champs électromagnétiques

Energies de liaison

Champ de Higgs et masse des particules

Chapitre III : Principes complémentaires

L’intrication quantique

Espace de Hilbert

Les diamagnétiques, paramagnétiques et ferromagnétiques

Diffusion élastique et inélastique

La Décohérence Quantique

L’entropie

Mathématiques : La théorie des ensembles

Chapitre IV : Théories complémentaires

La théorie des cordes et des super-cordes

Unification des forces électromagnétique, de gravitation et nucléaire

Théories de l'information

Théories de l'information et thermodynamique quantique

Théories de l'information et biologie

Chapitre V : Champs d’application et expériences

Molécules

La matière dense

Le paradoxe EPR (Einstein, Podolsky, Rosen)

Les inégalités de Bell (ou théorème de Bell)

Chapitre VI : Relativité [restreinte]

Informations préalables.

E=mc

2

, E=½mv

2

et la notion de masse

Dilatation apparente du temps

Les photons

Chapitre VII : La Cosmologie

Informations préalables

Le Big Bang

La gravitation

Etoiles à neutron et trous noirs

Chapitre VIII : Autres concepts et principes

Le temps

Chapitre IX : Vers une théorie unifiée ?

Le problème actuel de la science.

3

ème

partie

L’Alcahest Quantique

Chapitre I : Théorie d’un Univers « Auto-Adaptatif ».

Informations préalables

Chapitre II : La conscience et le temps

Concepts d’information, de mémoire et de conscience.

Gravitation, énergie, information et conscience

Dilatation du temps linéaire variable

Expansion asymétrique et relativité du mouvement : « L’antimatière »

Chapitre III : L'Information Complexe Multi-Magnétique (ou ICMM)

Préambule

Principe Fonctionnel

Terminologie

Cycle de déploiement électromagnétique

Les étapes de la phase "déploiement" du cycle (étape D)

Destruction d'un déploiement ou d'une ICMM

Communication

Interactions inter-déploiements

Déploiements de remplacement

Exemple

Modèle d'ICMM du point de vue 'Mathématiques'

Modèle d'ICMM du point de vue 'Physique classique'

Modèle d'ICMM du point de vue 'Mécanique quantique'

Modèle d'ICMM du point de vue 'Biologie cellulaire'

Quelques applications pratiques

Intégration de l'ICMM théorique dans notre Univers

Conclusions

Chapitre IV : La force électromagnétique

Le noyau électromagnétique

Lignes de champ et niveaux énergétiques

Les particules

Les cordes quantiques

Force nucléaire forte et faible

La gravitation

Les photons

Potentielles structure sous-jacente aux photons et électrons

Chapitre V : La communication, l’évolution et l’unification

Avant propos

L’atome est-il réellement électriquement neutre ?

Les Quarks, les Gluons et l’interaction nucléaire forte. Réalité ?

Les électrons et protons : Agents d’orientation et d’équilibrage permanent

Les protons : Microprocesseurs de l’atome

Les neutrons : récepteurs d’informations et mémoires de l’atome

Cas de l’atome d’hydrogène

Chapitre V : La communication, l’évolution et l’unification (suite)

La conscience de l’atome

Les photons : Transmetteurs d’informations et de programmations

Les électrons : Mise en équation d’un système de communication bidirectionnel

L’expression de la conscience à travers les particules

Le chat de Schrödinger ou « comment nous faire avaler la pilule bleue »

Probabilisme ou déterminisme ?

Chapitre VI : De l’énergie à la matière

Les molécules et forces de Van Der Waals et London

De l’énergie à la matière dense, qu’est ce que la masse ?

De la décohérence quantique à la cohérence quantique

Les corps simples et les corps complexes

La force d’interaction électromagnétique : Le lien qui unit

Résistance de la matière (diamagnétiques, paramagnétiques et ferromagnétiques)

Chapitre VII : Programmes

Ondes de formes

Champ de Higgs

Particules

Atomes

Chapitre VIII : L’Univers, philosophie

L’Univers et son histoire : « un conte cosmique »

La différenciation « polarité »

De l’omniscience à la conscience

De la conscience à l’expression

De l’expression au relâchement

Du relâchement à la synthèse

Chapitre IX : L’Univers, aspects techniques

La force électromagnétique

Structure énergétique

Âge de l’Univers

Chapitre X : Vers l’infiniment grand

Avant Propos

Les molécules

Les objets simples

Les objets complexes

Les étoiles.

Les planètes

Les systèmes solaires

Trous noirs et étoiles, ou puits ascendants et descendants

Les galaxies

La matière noire

L’Univers Visible et au-delà ?

Chapitre XI : Vers l’infiniment petit

Au-delà des Quarks et des Gluons

Chapitre XII : Champs d’application

Informations préalables

L’intrication Quantique

Le paradoxe EPR

Les inégalités de Bell

L’entropie

Chapitre XIII : Une théorie unifiée ?

Résumé de la théorie de l’Alcahest Quantique

Conclusions.

4

ème

partie

Implications

Implications

Informations préliminaires

Physique Quantique, Univers de tous les possibles ?

La loi électromagnétique

Chapitre I : Le concept d’« Esprit Quantique »

Informations préalables

Définitions et concept

L’esprit

L’âme

Le corps physique dense

La conscience

Le lien atomique, flux montant et flux descendant (à revoir avec l'ICMM)

Principe philosophique du cycle d’incarnation

Les centres d’énergies et la constitution du corps physique dense (points d'ancrage ICMM)

L’expérience de vie

La mort du corps physique

Le Karma

Chapitre II : L’astrologie Quantique « électromagnétique »

L’astrologie actuelle « grand public »

Le problème de l’astrologie actuelle

Informations préalables au concept d’Astrologie Quantique

Astres passifs, astres actifs

Le Soleil

La Lune

Les planètes

Les signes du zodiaque

Et Ophiuchus dans tout ça ?

Le « ciel profond »

La terre, « terre d’accueil »

Chapitre III : « L’eau »

Quelques propriétés physiques et chimiques de l’eau

L'eau, la source de la vie

La mémoire de l’eau

L'homéopathie

L'eau et les champs électromagnétiques

Chapitre IV : États modifiés de la conscience

Informations préalables

Qu’est ce qu’un rêve ?

Les rêves lucides

Les rêves impactés par une ou plusieurs autres formes de conscience

L’impact de l’état de santé sur la conscience

Les expériences de mort imminente

Les rêves et voyages shamaniques

Projections de la conscience hors du corps

Réveil de mémoires

Chapitre V : Conditionnements et manipulations

Qu’est ce qu’un conditionnement ?

Manipulations de consciences

Le contexte familial

Le contexte social

Le contexte religieux

Le contexte politique

La corruption de l’Humanité

La pensée Unique

Chapitre VI : Technologies intrusives

Informations préalables

La télévision, arme de conditionnement et de manipulation de masse

Publicités audio visuelles et autres

Séries télévisées et téléfilms

Implantation de puces électroniques sous-cutanées

Réalité augmentée

Médecine et nanotechnologies

5G

Le transhumanisme et la conscience

Chapitre VII : Concepts annexes à l’expérience de vie

Informations préalables

La souffrance et la douleur

Concepts d’actes séparateurs et d’actes unificateurs

Le bien, le mal, et l’équilibre

Concept du « Tout Est Parfait »

L’Amour inconditionnel

Le pardon

Les âmes sœurs

Le Hasard existe-t-il ?

Créativité : Qui nous aide réellement ? Quels en sont les impacts ?

Le symbolisme

Les tatouages

Résidus altérés d’expression antérieures de l’esprit

Le suicide

Nourriture saine pour le corps physique dense

Chapitre VIII : La conscience évolutive

Définition

Histoire de grains de sable

Notion de liberté

Réformer notre façon de penser pour changer notre devenir

Chapitre IX : Théorie des « plans invisibles »

Espace de Hilbert, clef de voûte mathématique de l’Univers quantique

Electrodynamique Quantique et photons virtuels

Energétique et plans vibratoires

Structures internes des plans vibratoires

Chapitre X : Concepts ésotériques

Informations préalables

Formes pensées, « super molécules énergétiques »

Égrégores, « super cellules énergétiques »

Chapitre XI : Civilisations

Informations préalables

L’évolution énergétique des civilisations

Civilisations polarisées vers le bas

Civilisations polarisées vers le haut

Civilisations sans polarisation, à l’équilibre

Le bien fondé d’une société fondamentalement équitable

Vie Extra-Terrestre ?

Etres d’autres plans énergétiques ?

Voyager dans le temps et dans l’espace

La Terre intéresserait-elle des civilisations plus évoluées ?

Chapitre XII : Biochimie Quantique « avant-scène »

Ouverture sur le prochain volume

Comment la vie se perpétue.

Nourriture saine pour le corps physique dense

Annexes

Annexe 1 : Tableau périodique des éléments

Annexe 2 : Tableau des éléments par électronégativité

Remerciements

L’Alcahest Quantique

1ère partie

Histoire d’Atomes et de particules.

Avant propos

Naissance de l’atome

Naissance de l’électron

Mendeleïev et le tableau périodique des éléments

L’atome de Rutherford

L’atome de Bohr – mesure d’absorption et émission de photons

Naissance de la relativité

Les débuts de la mécanique quantique

Fonction d’onde

Interactions - lumière et atomes

Etat quantique des électrons

Forces atomiques

Avant propos

Cette partie du livre a un but purement informationnel. Elle va retracer certaines découvertes scientifiques concernant la physique quantique, la relativité et la cosmologie pour que le lecteur puisse se faire une idée partielle de « comment la science a évolué au cours des siècles » pour en arriver aux règles et lois actuelles de notre science moderne. L’objectif n’est pas de retracer l’entièreté de l’évolution de la science au cours des siècles, mais juste de donner des informations sur les découvertes qui sont liées aux besoins de la théorie exposée en troisième partie du livre.

Naissance de l’atome.

L’étymologie du nom « atome8 » nous renvoie directement à l’époque des philosophes de la Grèce Antique. Démocrite9, puis Épicure10, pensent que la matière est constituée de très petits éléments, ou grains, qui ne peuvent pas être divisés. Épicure pense d’ailleurs que l’âme n’est qu’un composé d’atomes. Même s’ils considéraient l’atome comme étant un élément indivisible et indestructible, ils avaient déjà émis l’idée que cet atome était composé d’une infinité d’éléments plus petits. Ce qui, au fil des années et des découvertes scientifiques, s’est révélé être exact. Ils sont la preuve qu’une bonne intuition peut parfois dépasser les résultats observables et mener à une compréhension plus élevée de la réalité.

Il aura alors fallu attendre le début du XIXe siècle pour qu’une théorie atomique et moléculaire soit formulée par la science. La théorie de John Dalton11, définissant que la matière est composée d’atomes de masses différents, se combinant selon de simples proportions et, définissant aussi que les corps simples sont composés d’atomes semblables entre eux mais, que deux corps simples différents sont composés d’atomes différents. Cette notion fut nécessaire pour réunir en une théorie cohérente les diverses lois de la chimie. A ce moment là de l’histoire, l’atome conserve toujours son caractère indivisible et irréductible.

Naissance de l’électron

Il faudra attendre la fin du XIXe siècle pour que soit mise en doute la notion d’irréductibilité de l’atome. Les travaux de Joseph John Thomson12 sur les gaz raréfiés soumis à des décharges électriques et les travaux de Hendrik Antoon Lorentz13 sur l’étude des particules dans les tubes cathodique ont mené à la découverte des électrons.

Lorentz a considéré l’électron comme une unité composante de tous les atomes. Il s’agit d’une petite particule possédant une charge électrique négative et dont la masse est d’environ 2000 fois plus petite que celle de l’atome d’hydrogène. L’électron devient alors, la plus petite particule déterminée expérimentalement. Cette découverte fut l’aboutissement des travaux de Michael Faraday14 et James Clerk Maxwell15 et permis de donner une description simple aux phénomènes électromagnétiques dont la conclusion la plus importante fut l’identification des ondes lumineuses à des ondes électromagnétiques. Ce fut aussi à ce moment là que fut énoncé l’hypothèse selon laquelle les électrons sont animés d’un mouvement vibratoire au sein même des atomes. C’est ainsi qu’est né l’atome de Thomson-Lorentz.

Mendeleïev et le tableau périodique des éléments

En 1869, Dmitri Ivanovitch Mendeleïev16 pensait que les éléments chimiques pouvaient être arrangés selon un modèle qui permettrait de prévoir les propriétés des éléments non encore découverts. Il a donc mis en place un tableau de classification des éléments que l’on nomme communément le « tableau périodique des éléments », également appelé parfois la « table de Meldeleïev ». Il révéla, à propos de sa découverte : « j’ai vu dans un rêve un tableau où tous les éléments tombaient à la bonne place ». Une représentation de la version actuelle du tableau périodique des éléments est disponible en annexe 1.

Voici une copie du tableau de classification périodique publié par Mendeleïev en 1869:

17

L’atome de Rutherford

En 1911, Ernest Rutherford18 et ses collaborateurs, en vue d’étudier la distribution des charges positives de l’atome ont effectués une série d’expériences capitales. Ces expériences ont démontré que les protons ne pouvaient pas se trouver dans l’entièreté de l’espace atomique mais plutôt dans une espace restreint que l’on nomme le noyau atomique. Ils démontrèrent aussi que les électrons ne se trouvaient pas dans le noyau atomique mais à l’extérieur de ce dernier, en occupant tout l’espace disponible, les décrivant ainsi comme étant soumis à l’action des forces électromagnétiques. Ce modèle définit par Rutherford identifie la structure de l’atome à celle d’un système planétaire où le noyau joue le rôle du soleil et les électrons celui des planètes. Ce modèle anéantit ainsi l’antique conception de l’atome définit en tant qu’unité indivisible de la matière tout en opérant une unification radicale permettant de représenter la matière atomique comme un ensemble de configurations d’électrons et de noyaux.

L’atome de Bohr – mesure d’absorption et émission de photons

En 1914, Niels Bohr19 considère que le modèle atomique de Rutherford est instable car un déplacement permanent des électrons provoquerait une instabilité majeure de l’atome. Ainsi, en se basant sur les travaux de Rutherford, et en utilisant la conception quantique de Max Planck20 et d’Albert Einstein21, Niels Bohr a écarté ce défaut et a pu établir deux nouveaux postulats concernant l’électron, permettant ainsi à l’énergie d’un photon, émis ou absorbé par un atome, de représenter la mesure de la différence entre l’énergie initiale et finale de l’atome. Il propose ainsi un modèle atomique sensiblement différent de celui de Rutherford, et dans lequel les électrons se trouvent sur des orbites particulières qu’il nommera les couches électroniques (ou niveaux énergétiques). L’énergie d’un électron lorsqu’il se trouve sur sa couche fondamentale est constante, ce qui implique qu’il n’y a aucune émission d’énergie lorsque l’électron se trouve sur cette couche et donc, qu’il n’y a pas de perte d’énergie. Le numéro atomique de l’atome (dans le tableau de classification) est égal au nombre d’électrons présents dans l’atome. Par exemple, l’hydrogène possède un seul électron, l’oxygène en possède 8, et l’uranium 92. Un atome peut contenir jusqu’à 7 couches d’électrons sachant que chacune d’entre elles peuvent accueillir un nombre déterminé d’électrons. La septième couche n’est complète pour aucun des éléments naturels connus. De plus, les électrons du dernier niveau d’énergie (ou dernière couche électronique non vide) sont responsables des propriétés de l’atome concerné.

Naissance de la relativité22

En 1905, Einstein publie un article sur la relativité restreinte. Cette idée germait déjà dans l’esprit des scientifiques de l’époque tels que Henri Poincaré23 et Hendrik Antoon Lorentz. Après avoir établi la relativité restreinte, il énonça deux ans après, ce qu’il appellera le principe d’équivalence entre gravité et accélération constante. Cependant, il lui faudra encore huit longues années avant d’établir, en fin 1915, la théorie de la relativité générale, représentant les fondements définitifs d’une théorie géométrique de la gravitation. En 1919, une éclipse solaire permet à Einstein de mesurer la déviation d’un rayon lumineux par le soleil, permettant de valider une des prédictions de la relativité générale qui consiste en l’action de la gravitation sur la lumière En 1932, Einstein publie avec De Sitter, le premier modèle d’Univers en expansion. A cette époque, la relativité générale24 attire beaucoup moins les scientifiques car, l’arrivée depuis quelques années de la physique quantique remets pas mal de théories et d’idées en question. La théorie de la relativité générale est restée, aux yeux de la majorité des physiciens, une théorie ésotérique, et ce pendant plus d’une cinquantaine d’années. A partir de 1955, après la mort d’Einstein, la théorie de la relativité générale commence à considérablement se développer pour devenir finalement, une théorie incontournable de la physique moderne.

On peut aussi ajouter qu’au début du XXe siècle, les travaux de Poincaré, d’Einstein et de Lorentz conduisirent à l’énoncé du principe de la relativité ou de l’invariance des lois de la physique.

Il est ainsi défini que les lois de la nature sont indépendantes :

- Du lieu où l’on se trouve l’observateur.

- De l’instant choisi pour l’observation.

- Des directions choisies dans l’espace pour l’observation.

- Du mouvement du système de référence du moment que le mouvement de ce dernier est rectiligne et uniforme.

On remplace alors les concepts d’espace et de temps qui étaient jusqu’alors définis comme des entités indépendantes par la notion de l’espace-temps. L’Univers est ainsi défini comme étant quadridimensionnel et, dans lequel se déroulent des phénomènes physiques. Einstein établit alors que, la vitesse de la lumière est la vitesse maximale de propagation des actions physiques.

Les débuts de la mécanique quantique

En parallèles des avancées en recherche concernant la théorie de la relativité, Schrödinger25 étudie les effets de la lumière sur la matière. Il découvre, grâce à la spectroscopie, qu’une lumière est altérée lorsqu’elle traverse un gaz. Certaines longueurs d’ondes qui composent la lumière émise initialement, disparaissent après que la lumière ait traversé le dit gaz. De fines raies noires apparaissant alors dans le spectre de lumière décomposée à travers un prisme. On appelle cela le spectre d’absorption. En 1926, grâce à ses recherches en spectroscopie, Schrödinger, propose une théorie alternative à celle proposée par Bohr quelques années plus tôt. Cette théorie ne décrit plus l’électron comme une particule ponctuelle mais, elle prédit la probabilité d’observer ou non un électron en un point de l’espace grâce à une équation qui portera le nom de son créateur, « l’équation de Schrödinger ». Cela lui permet d’étudier, dans l’environnement électromagnétique du noyau atomique, le comportement des électrons. Il constate et confirme que les énergies des électrons sont bien quantifiées mais, avec des valeurs différentes de celles que Bohr avait calculé précédemment et, ces valeurs sont bien plus cohérentes au vu des spectres d’absorption observés. L’équation de Schrödinger vaudra à son auteur, en 1933, le prix Nobel de physique et, inaugurera un bel avenir à la mécanique quantique concernant la description quantitative du monde subatomique. Le modèle atomique définit par Schrödinger est toujours d’actualité.

Fonction d’onde

Werner Karl Heisenberg26, pense que les notions classiques de position, de vitesse et de trajectoire ne sont pas correctes. Il émet alors, en 1927, un important principe selon lequel il est impossible de déterminer simultanément la position d’un électron et sa vitesse. Il démontre en fait qu’avec le produit des incertitudes sur la détermination de la position et de la vitesse d’un électron, on obtient toujours une valeur au moins égale à la constante de Planck27. Il est donc, d’après lui, inexact de parler de trajectoire d’un électron dans un atome ; on peut seulement calculer la probabilité de le trouver dans une certaine région de l’atome. Cette théorie s’opposant donc à celle de Schrödinger. Ainsi est née la métaphore du « nuage électronique ».

La conception du déterminisme classique, définissant la possibilité d’observer et de mesurer simultanément à la fois la position et la vitesse d’un corpuscule pour permettre de déterminer la trajectoire de cette particule, n’est pas recevable en mécanique quantique. Cette dernière affirme qu’il est impossible de déterminer à la fois la position et la vitesse d’un corpuscule à un instant donné et ce, à cause de la perturbation du système observé causée par les appareils d’observations. Seuls les systèmes macroscopiques mettant en jeu des actions importantes conservent leur validité car, la perturbation est alors négligeable.

Erwin Schrödinger a alors démontré l’équivalence des deux formalismes développés, d’un côté par Louis Victor de Broglie28 et lui-même et, de l’autre côté, par Werner Karl Heisenberg, Max Born 29et Pascual Jordan30. Il est ainsi défini que la fonction d’onde n’a aucune signification physique. Elle est un objet abstrait, représentant simplement l’état physique d’un système dont elle contient toutes les informations et, permet alors certains calculs de probabilité d’une valeur donnée ; d’une variable physique dans une mesure ; de transitions d’un système entre deux états possibles et, de valeurs moyennes de grandeurs physiques d’un système.

Interactions - lumière et atomes

En 1917, Einstein fit un travail remarquable et un traitement quantitatif précis des processus d’émission et d’absorption de la lumière par les atomes. Concernant l’émission de lumière par les atomes, il décrit d’un côté, le processus d’émission spontanée, qui peut survenir lorsque l’atome, à un état excité, n’est soumis à aucun rayonnement et, le processus d’émission induite qui, n’a lieu que si l’atome à un état excité est en présence d’un rayonnement. La probabilité d’émission de lumière d’un atome excité, sera donc la somme des probabilités d’émission spontanée et d’émission induite. D’un autre côté, l’absorption d’un photon par un atome peut donner lieu à l’émission d’un électron. Pour cela, l’énergie du photon devra être supérieure à l’énergie de liaison d’un électron dans l’atome. Le processus d’interaction entre photons et électrons sont importants lorsque les énergies entrant en jeu sont plus grandes que l’énergie de repos de l’électron. Les phénomènes d’émission et d’absorption de la lumière par la matière sont alors bien compris et font partie de la théorie quantique des champs et leur interactions et, plus précisément, du domaine de l’électrodynamique quantique31.

Etat quantique des électrons

En 1925, Wolfgang Pauli32 a formulé le principe d’exclusion et émit le postulat fondamental suivant pour les électrons et toutes les particules à spin33 ½: « deux électrons quelconques ne peuvent jamais occuper le même état quantique ».

Ce principe permet d’interpréter la classification périodique des éléments34 démontrant ainsi que les énergies se rangent en ordre croissant. Il Détermine aussi de manière précise les couches électroniques35 des atomes. Expliquant ainsi que, les similitudes de structures de deux atomes donnent lieu à la similitude des propriétés chimiques et spectroscopiques des éléments correspondants. Il est aussi important de noter que, le principe de Wolfgang Pauli, introduit en mécanique quantique le fait que, la fonction d’onde de n électrons soit antisymétrique par rapport à l’échange des variables de spin et d’espace de ces particules.

Forces atomiques

Le physicien néerlandais Johannes Diderik van der Waals36, fut le premier, en 1873, à introduire dans les équations d’état des gaz, la présence d’une interaction électrique de faible intensité entre atomes, molécules, ou entre molécules et cristaux. Ces forces sont responsables de la cohésion des atomes, des liquides ou des gaz rares à l’état solide. Elles résultent de l’action des charges d’un élément neutre sur un autre élément.

Une description intuitive des forces d’attraction de Van der Waals a pu être mise en place grâce à la théorie classique. Elle contient trois types différents, l’attraction dipôle-dipôle entre molécules polaires, l’attraction polarisabilité-polarisabilité entre les atomes et les molécules neutres et symétriques, et l’attraction dipôle-polarisabilité entre une molécule polaire et une atome neutre et symétrique. Un modèle simple du système des forces de Van der Waals a été développé par Fritz London37 en mécanique quantique.

Il a ainsi observé, entre deux éléments oscillateurs, et ce à des distances R grandement supérieures à la dimension de chacun des oscillateurs, que l’énergie du système se trouve être la somme des énergies du point zéro des deux éléments d’étude ainsi que d’un terme additionnel négatif et, inversement proportionnelle à la sixième puissance du rayon de distance entre les deux éléments servant à l’étude. La distance entre les deux éléments servant à l’étude étant très grande en comparaison de la dimension de ces deux derniers.

Lorsqu’il y a superposition des nuages de charge des deux systèmes atomiques, la force de répulsion moléculaire dont l’énergie potentielle varie comme l’inverse de la onzième puissance de la distance intermoléculaire, apparaît. Cela démontre que l’énergie potentielle des interactions moléculaires varie selon la distance telle que présentée dans le schéma ci-dessous :

A couches électroniques non saturées, lorsque les fonctions d’onde de deux atomes se superposent, les forces de liaison chimique agissent alors entre les deux objets.

8 Source : http://www.larousse.fr/encyclopedie/personnageÉpicure/118204

9 Démocrite (-460,-370) est un philosophe grec. Il est considéré comme un philosophe matérialiste car il a la conviction que l’Univers est constitué d’atomes et de vide.

10 Épicure (-341/342,-270) est un philosophe grec. Il est le fondateur, en 306 avant J.C., d’une des plus grandes écoles philosophiques de l’Antiquité : l’école Épicurienne.

11 John Dalton (1766,1844) était un chimiste et physicien britannique. Il est connu pour sa théorie atomique.

12 Joseph John Thomson (1856,1940) était un physicien anglais. En 1897, il annonce la découverte de l’électron et, reçoit en 1906 le prix Nobel de physique pour cette découverte.

13 Hendrik Antoon Lorentz (1853,1928) était un physicien néerlandais. Il est surtout reconnu pour le principe de «l’invariance de Lorentz », assurant à une loi d’entrer dans le cadre de la relativité. Il est aussi l’auteur de la théorie des électrons en tant qu’ensemble de particules chargées, sources du champ électromagnétique.

14 Michael Faraday (1791,1867) était un savant anglais surtout reconnu pour ses découvertes sur l’induction électromagnétique et sur les lois de l’électrolyse. Il a donné, par ses expérimentations, une orientation décisive à l’évolution des concepts fondamentaux de la physique. La notion de champ lui doit manifestement beaucoup.

15 James Clerk Maxwell (1831,1879) était un savant britannique dont l’œuvre a permis l’obtention d’une connaissance unifiée des phénomènes électromagnétiques et lumineux capitale pour la théorie physique.

16 Dmitri Ivanovitch Mendeleïev (1834,1907) était un chimiste Russe Il est principalement connu pour son travail sur la classification périodique des éléments. Il a obtenu la médaille Copley et le Prix Demidoff.

17Source du tableau :https://lejournal.cnrs.fr/infographies/le-tableau-de-mendeleiev-150-ans-dhistoire

18 Ernest Rutherford (1871,1937) est un physicien et chimiste néo-zélando-britannique. Il est considéré comme étant le père de la physique nucléaire. Il reçut le prix Nobel de chimie en 1908 pour la découverte des rayonnements alpha et bêta, ainsi que pour celle du fait que la radioactivité s’accompagnait d’une désintégration des éléments chimiques.

19 Niels Bohr (1885,1962) est un physicien Danois qui est surtout connu pour ses travaux d’édification de la mécanique quantique. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1922.

20 Max Planck (1858,1947) est un physicien allemand lauréat du prix Nobel de physique en 1918 pour ses travaux sur la théorie des quanta faisant ainsi de lui l’un des fondateurs de la mécanique quantique. Il reçu aussi la médaille Lorentz en 1927 et le prix Goethe en 1945.

21 Albert Einstein (1879,1955) est un physicien théoricien allemand. Il est le fondateur de la théorie de la relativité restreinte et l’un des principaux pionniers de la théorie quantique. C’est grâce à lui que la cosmologie fut introduite en science.

22 Voir : http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/09/29/61/PDF/cel-33.pdf

23 Henri Poincaré (1854,1912) est considéré comme le plus grand mathématicien de son temps grâce à sa maîtrise de l’ensemble des domaines de cette science, y compris dans ses applications en astronomie et en physique.

24 La relativité générale est une description de la gravitation qui s’appuie sur un espace-temps courbe. Ses équations sont à la base des modèles cosmologiques et du big bang.

25 Erwin Schrödinger (1887,1961) est un physicien et théoricien scientifique autrichien. Il est connu pour l’équation d’onde qui a permis le développement du formalisme théorique de la mécanique quantique. Il est aussi connu pour l’expérience du « chat de Schrödinger » mettant en évidence le problème de la mesure.

26 Werner Karl Heisenberg (1901,1976) est un physicien allemand qui fut l’un des fondateurs de la mécanique quantique.

27 La constante de Planck représente la limite au-delà de laquelle les notions usuelles de matière, d’énergie, d’espace et de temps perdent une partie de leur sens. Nos concepts actuels sont incapables de décrire ce qu’il se passe à des échelles de moins de 10-35 centimètres en dimension, 10-43 seconde en temps ou bien 1028 électrons-volts en énergie. La valeur de la constante de Planck est de 6.62.10-34 Joule/Seconde. Source : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbig/decouv/xchrono/unif/zo1_2.htm

28 Louis Victor de Broglie (1892,1987) est un mathématicien physicien Français. Il est lauréat du prix Nobel de physique en 1929, à seulement 37 ans, pour sa découverte de la nature ondulatoire des électrons.

29 Max Born (1882,1970) est un physicien polonais qui reçut avec W. Bothe, le prix Nobel de physique en 1954 pour ses travaux sur la théorie des quanta.

30 Pascual Jordan (1902,1980) est un physicien théoricien allemand. Grâce à sa proposition de quantifier le champ électromagnétique, il ouvre la voie à la théorie quantique des champs.

31 L’électrodynamique quantique relativiste est une théorie physique ayant pour but de concilier la mécanique quantique avec l’électromagnétisme. Ainsi, d’après cette théorie, les charges électriques interagissent par échange de photons.

32 Wolfgang Pauli (1900,1958) est un physicien autrichien connu pour sa définition du principe d’exclusion dans le domaine de la mécanique quantique. Principe grâce auquel il fut lauréat du prix Nobel en 1945. Il fut aussi lauréat de la médaille Franklin en 1952.

33 Le spin représente le mouvement de rotation d’une particule quantique. Il est aussi appelé le moment angulaire ou moment cinétique intrinsèque. Source : http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin/

34 Le tableau actuel de classification périodique des éléments est fourni à titre indicatif, en annexe 1

36 En savoir plus : http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_van_der_Waals

37 En savoir plus : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fritz_London

2ème partie

La Physique Quantique, la Relativité et la Cosmologie

Informations préalables

Informations préalables.

Dans cette seconde partie, nous allons décrire certaines des lois fondamentales qui régissent la mécanique Quantique et la relativité, telles que découvertes et décrites par l’être Humain. L’objectif n’est pas de créer un énième traité sur le sujet car nous considérons qu’il existe assez d’ouvrages d’excellente qualité sur le sujet, mais simplement de vous donner des bases vulgarisées qui puissent vous permettre de comprendre sommairement comment fonctionnent les particules élémentaires, les atomes, molécules et les corps plus complexes.

Nous aborderons aussi la cosmologie, de la même manière, et avec les mêmes objectifs.

Nous invitons tous ceux qui seraient désireux d’en apprendre plus sur la mécanique Quantique, la Cosmologie et la cosmogonie, à se rapprocher d’un libraire spécialisée, ou d’une bibliothèque, pour acquérir des ouvrages qui pourraient compléter leurs connaissances.

A titre d’informations, nous vous fournissons une petite liste ‘non exhaustive’ d’ouvrages de qualité et accessible sans avoir besoin d'avoir réalisé de longues études en sciences. Certains d’entre eux ne sont malheureusement, au moment de l’écriture de ces quelques lignes, disponibles qu’en anglais.

Quelques ouvrages traitant de la mécanique quantique :

- Introduction à la physique quantique - De l’atome antique à l’atome quantique - La Physique Quantique (enfin) expliquée simplement

2ème partie

La Physique Quantique, la Relativité et la Cosmologie

Chapitre I : Les particules

L’atome

Les Hadrons, particules élémentaires

Les Fermions.

Les Gluons et la Chromodynamique Quantique

Les Bosons

L’atome

Atomes, particules, de quoi sommes-nous réellement composés ? Depuis des millénaires, les philosophes et scientifiques n’ont eu cesse de chercher à comprendre ce qui compose la matière. Le progrès et l’avancée de la technologie, notamment dans l’informatique et l’électronique, ont permis aux scientifiques d’obtenir des preuves tangibles permettant de définir plus précisément la structure interne des atomes.

Nous savons donc à présent que l’atome est composé d’un noyau entouré d’un nuage électronique. Dans ce nuage électronique se trouvent les électrons38, particules très petites, chargées électriquement avec une valeur négative, et auxquelles on ne connaît actuellement pas de structure sous-jacente. Le noyau quand à lui, est composé de neutrons39, particules composites40 globalement neutres électriquement, et de protons41, particules composites chargées électriquement avec une valeur positive. En comparaison, un électron est considéré comme étant environ mille huit cent fois plus petit qu’un proton.

Les scientifiques ont pu, grâce à des expériences précises, connaître la structure interne des neutrons et protons qui sont contenus dans le noyau des atomes. La structure de ces particules sera traitée dans la partie: « Les Hadrons, particules élémentaires ».

Un atome, dans son état naturel, est composé d’autant d’électrons que de protons, causant ainsi le fait que sa charge électrique soit considérée comme étant globalement neutre. Il peut exister pour le même élément chimique plusieurs versions avec une quantité de neutrons différents que l’on appelle les isotopes42. Les atomes sont classés dans ce que l’on appelle le « tableau périodique des éléments43 »

Les Hadrons, particules élémentaires

Les Hadrons sont des particules sensibles à l’interaction nucléaire forte44 dont nous donnerons un descriptif plus détaillé plus loin. Nous retrouvons, entre autre, dans cette famille de particules, les protons et neutrons45 dont nous venons de parler précédemment lors de la description de la structure interne d’un atome. Nous savons, de nos jours, que ces particules sont composées de quarks, d’anti-quarks, de gluons et d’une « mer » de quarks. Il existe deux catégories (ou classes) de Hadrons :

- D’un côté il y a les mésons46 qui ont un moment angulaire intrinsèque47 (ou spin) entier, soit multiple de h/2π (ou h représente la constante de Planck48.).

- D’un autre côté, il y a les baryons49 dont le moment angulaire intrinsèque4 est demi-entier, soit multiple impair de h/4π.

Cette famille de particules compte plus d’une centaine de membres. La taille typique d’un hadron est le femtomètre50. Ils sont principalement caractérisés par leur masse, leur charge électrique et leur moment cinétique intrinsèque appelé spin. On exprime habituellement la masse des hadrons par application de l’équation d’Einstein E=mc2 permettant de connaître l’énergie (de masse) au repos, d’une particule. Ainsi, il a été calculé que le proton a une masse de 938MeV (mégaélectronvolts) et, le neutron de 939,5659MeV (soit environ 1,00014 fois plus que celle du proton).

Les hadrons, à l’exception du proton, se désintègrent en des particules plus légères lorsqu’ils sont soumis à certaines forces (radioactivité, interaction électromagnétique, interaction nucléaire forte). Il existe plusieurs possibilités de désintégrations différentes51 pour un hadron donné.

- Le neutron est sommairement composé d’un quark de type up dont la charge vaut 2/3 de celle d’un électron, et de deux quarks de type down dont la charge de chacun vaut -1/3 de celle d’un électron expliquant ainsi sa neutralité électrique.

- Le proton est lui sommairement composé de deux quarks de type up et d’un seul quark de type down expliquant ainsi que sa charge électrique globale soit égale à celle de l’électron.

Les Fermions

Les fermions sont des particules qui constituent la matière et dont le spin est demi-entier. Ce sont des particules considérées comme « ponctuelles », c'est-à-dire sans masse ni dimension.

: On distingue deux catégories de fermions

- Les leptons (électrons et neutrinos)

- Les quarks.

Les quarks sont des particules élémentaires sensibles à la force d’interaction forte responsable de la cohésion de la matière à l’échelle subatomique. Etant soumis à la l’interaction forte car reliés entre eux par des gluons, les quarks ne peuvent jamais être libres. Cette particularité rend impossible l’observation d’un quark seul. Ils sont toujours confinés à l’intérieur de particules élémentaires que l’on nomme les hadrons.

Il existe à ce jour six quarks différents ainsi que six leptons différents définis comme suit :

Si la 1ère famille représente la matière ordinaire, les 2nde et 3ème familles bien que représentant des particules semblables à celles de la 1ère famille et possédant les mêmes propriétés que celle ci, ont pour la plupart, une masse bien plus importante.

Ces 2 dernières familles, ne sont présentes que dans les rayons cosmiques et, dans les accélérateurs de particules lors de collisions.

A titre d’information, on peut voir, grâce à ce tableau, que l’énergie (en Mega Electron Volt52) des quarks de type Down (d), Up (u) et Strange (s) est comprise entre deux valeurs. De par la formule de la relativité restreinte d’Albert Einstein, nous pouvons voir que cette valeur a un impact direct sur la masse de ces particules.

Les Gluons et la Chromodynamique Quantique

Les gluons sont les particules élémentaires responsables de l’interaction nucléaire forte qui lie les quarks ensemble, provoquant ainsi un effet de confinement du Hadron53, empêchant de pouvoir observer un quark isolément. Lorsque l’existence des Quarks fut validée, l’existence des gluons a été confirmée (en 1979) par l’étude, au centre de recherche du D.E.S.Y à Hambourg en Allemagne, des réactions d’annihilation entre électron/positron.. La cohésion des Hadrons (neutrons et protons) est donc assurée par cette force d’interaction nucléaire forte.

Dans la théorie de la Chromodynamique Quantique, les trois Quarks composant un Hadron, sont porteurs d’une charge de couleur qui, a été arbitrairement attribuée aux trois couleurs suivantes ; rouge, vert et bleu par analogie à l’optique où ces trois couleurs présentes sur un disque en rotation donnent du blanc.

Les anti-quarks quand à eux, portent les charges de couleur complémentaires ; cyan, jaune et magenta.

La chromodynamique quantique décrit donc les équations du champ de force quantifié et porté par des particules appelées les gluons, qui lie les Quarks d’un Hadron entre eux. Les interactions entre deux quarks consistent en des échanges de gluons, eux même porteur de couleur, et donc entraînant un changement de couleur.

Ainsi à tout couple couleur/anticouleur devrait correspondre un gluon. Cependant, sur les 9 états fondamentaux (cyan-rouge, cyan-vert, cyan-bleu, magenta-rouge, magenta-vert, magenta-bleu, jaune-rouge, jaune-vert, jaune-bleu), à cause du principe de symétrie propre à la théorie de la Chromodynamique Quantique, deux champs sont redondants. Il existe donc en réalité huit états fondamentaux (ou états propres) différents de gluons au lieu de neuf.

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Pour tenter une brève description, la Chromodynamique Quantique nous explique que la combinaison linéaire bleu-antibleu + vert-antivert + rouge-antirouge est totalement neutre et n’interagit donc pas par l’interaction forte. Elle ne correspond donc pas à un gluon.

Cependant d’un point de vue purement mathématique, il existe un nombre infini de gluons dont chacun peut être représenté par une combinaison linéaire des états fondamentaux.

Les Bosons

Les bosons sont des particules élémentaires ou composites dont le moment angulaire intrinsèque est nul ou multiple de h/2π, où h représente la constante de Planck. Le spin d’une particule composite est lié à la somme des spins de ses particules. Les noyaux d’Hélium ou les atomes d’hydrogène sont ainsi considérés comme des bosons composites.

La quantification des champs dans la théorie quantique, associe l’échange de particules élémentaires aux interactions fondamentales :

- Photon pour le champ électromagnétique.

- Gluons pour les interactions nucléaires fortes.

- Bosons W chargés ou Z neutres pour les interactions faibles.

Les photons et les gluons ont une masse et une charge électrique nulles. Le boson W et Z possèdent respectivement une masse de 80,4GeV et de 91,2GeV. Au niveau électrique, le boson W possède une charge qui est soit égale, soit opposée à celle de l’électron. Le boson Z est neutre électriquement.

Le modèle standard des interactions fondamentales est basé sur la découverte expérimentale de ces particules.

Une découverte scientifique récente a permis de mettre en évidence, et de valider l’existence du boson de Higgs54. Avec des protocoles d’études à des niveaux d’énergie de l’ordre de 7 et 8TeV, il a ainsi été découvert que sa masse est de l’ordre de 125,09±0,24 GeV.

2ème partie

La Physique Quantique, la Relativité et la Cosmologie

Chapitre II : Les forces et interactions

L’interaction nucléaire forte

L’interaction nucléaire faible

L’interaction électromagnétique

Champs électromagnétiques

Energies de liaison

Champ de Higgs et masse des particules

L’interaction nucléaire forte

Les lois et constantes fondamentales de l’interaction forte sont toujours inconnues cependant, seuls les quarks et antiquarks sont affectés par cette force dont les particules messagères, similaires aux photons de l’interaction électromagnétiques, sont les gluons. Cette force, composante majeure de la théorie de la chromodynamique quantique, est donc responsable du confinement des quarks dans les hadrons et donc, de la cohésion de ces derniers. Elle est aussi responsable de la cohésion du noyau atomique (liaison nucléaire).

Le champ d’action de l’interaction nucléaire forte est d’environ 10-15m, soit la dimension du noyau atomique. C’est environ cent fois plus que l’interaction nucléaire faible, mais négligeable face à l’interaction électromagnétique et à la force de gravitation.

La théorie prévoit que, si la distance tend vers zéro, la force d’interaction forte tend elle aussi vers zéro. C’est ce que l’on appelle le phénomène de liberté asymptotique, phénomène qui permet aux quarks de se déplacer librement au sein des hadrons.

Voici une représentation symbolique de deux hadrons, soit un proton et un neutron, d’après la théorie de la chromodynamique quantique :

L’interaction nucléaire faible

L’interaction faible est une force agissant au niveau des quarks et affecte tous les fermions connus (quarks, électrons, neutrinos, etc.).

Elle est à l’origine de la fusion nucléaire dans les étoiles et tout laisse à penser qu’elle déclencherait le processus de nucléosynthèse55 stellaire à l’origine de la fabrication d’énergie par les étoiles. Elle est aussi responsable de la désintégration lente des neutrons, ainsi que de la désintégration radioactive de particules subatomiques.

Utilisant comme support l’échange de bosons W+ et W-, particules qui ont une masse très élevée, et de bosons Z0,cette force ne peut agir que sur des distances extrêmement petites, permettant ainsi la combustion lente des étoiles.

Des découvertes récentes ont démontré qu’à une époque proche du Big Bang théorique, la force nucléaire faible et la force d’interaction électromagnétique étaient la même force56.

L’interaction électromagnétique (ou électrodynamique quantique)

L’électromagnétisme, résultante à la fois de l’électricité et du magnétisme, est une force omniprésente dans nos vies. Elle se manifeste dans tous les phénomènes que nous rencontrons. Que cela soit au travers de la lumière du soleil, les sons que nous entendons, et même les processus biologiques eux-mêmes, fondamentalement tout relève de l’électromagnétisme.

La théorie actuelle pour décrire l’électromagnétisme est nommée l’électrodynamique quantique (ou QED pour Quantum Electro-Dynamics). Il aura d’ailleurs fallu des siècles de recherches théoriques et d’expérimentations pour que cette force soit maîtrisée et obtienne le statut de la théorie des champs la plus précise. C’est aussi, historiquement parlant, la première théorie quantique des champs de jauge.

Par définition, elle nous explique que deux objets ayant une charge électrique de signe opposés s’attirent alors que deux objets de charges électriques de même signe se repoussent. Que cette force d’interaction résulte de l’échange de photons virtuels impossibles à détecter en tant que tels, mais dont l’existence est nécessaire pour expliquer certains phénomènes électromagnétiques bien réels. Toutes les particules chargées (électron, proton, etc.) ou pourvues d’un moment magnétique (neutron, etc.) subissent cette force d’interaction. De plus, étant donné que les particules médiatrices de cette force sont des photons, sa portée est considérée comme infinie.

Champs électromagnétiques

La représentation dans l’espace, des forces électromagnétiques qu’exercent des particules chargées, s’appelle un « champ électromagnétique ». Ce champ est composé de deux champs vectoriels57 que l’on pourrait très bien mesurer séparément mais, qui comme nous l’avons expliqué dans la partie décrivant l’interaction électromagnétique, sont indissociables.

Energies de liaison

Nous pensons qu’il est important de ne pas oublier ce que l’on appelle les énergies de liaison. Par définition, l’énergie de liaison représente l’énergie nécessaire pour dissocier un système en interaction58.

Concernant notre domaine d’étude, nous pouvons parler de l’énergie de liaison aux niveaux suivants :

- L’énergie d’ionisation59 entre le noyau atomique et les électrons.

- L’énergie nucléaire60 qui assure la cohésion d’un noyau atomique.

- L’énergie de confinement61 qui assure la cohésion des nucléons.

L’ionisation d’un atome est le processus selon lequel on arrache un ou plusieurs électrons à ce dit atome. L’énergie nécessaire pour ce procédé se situe dans la marge de 3eV à 24.6eV (électron-volt), pour la première ionisation.

L’énergie de confinement au niveau des quarks est encore plus élevée. Un proton63 a une masse d’environ 938MeV alors que les quarks le composant one une masse bien moindre. Ainsi les quarks up ont une masse comprise entre 2Mev et 8Mev, et les quarks down entre 5Mev et 15Mev. Cela représente environ 2% de la masse du proton. Le reste, soit environ 920Mev (ou 920.000.000eV) reflète l’énergie colossale transportée par les gluons de l’interaction nucléaire forte responsable du confinement des quarks dans le proton.

Nous pouvons voir, avec les valeurs fournies ci-dessus que, l’énergie nécessaire pour dissocier deux éléments en interaction augmente au fur et à mesure que nous pénétrons dans des échelles infiniment petites de la matière.

Champ de Higgs et masse des particules

Le Champ de Higgs est une théorie qui tente d’expliquer comment les particules acquièrent une masse. D’après ce principe, le vide de l’Univers ne serait pas du néant, mais plutôt un espace remplit d’énergie à un niveau très bas et, aligné selon une direction particulière64. Nous aurions alors deux cas de figures décrit par la science :

- Les particules dont l’alignement serait parallèle à cette direction de l’espace pourraient se propager sans contrainte dans les trois dimensions, et donc sans aucune interactions avec le champ de Higgs. Les photons sont considérés comme des particules parallèles à ce champ.

- Les particules dont l’alignement serait perpendiculaire au champ seront quand à elles ralenties par des interactions incessantes avec le champ de Higgs. Les bosons W et Z sont considérés comme étant des particules perpendiculaires au champ.

La masse d’une particule est donc la mesure de son inertie soit, sa difficulté à se mouvoir dans le vide. Ce remplissage de l’espace par un champ fondamental pourrait expliquer les masses des particules élémentaires cependant, il est insuffisant pour expliquer de manière quantitative le spectre de masse des quarks ou des leptons.

Le champ de Higgs se définit alors par deux composantes. La première étant celle que nous venons de décrire, le champ énergétique fondamental. La seconde composante est une particule, le boson de Higgs65.

2ème partie

La Physique Quantique, la Relativité et la Cosmologie

Chapitre III : Principes complémentaires

L’intrication quantique

Espace de Hilbert

Les diamagnétiques, paramagnétiques et ferromagnétiques

Diffusion élastique et inélastique

La Décohérence Quantique

L’entropie

Mathématiques : La théorie des ensembles

L’intrication quantique

En mécanique quantique, un objet est décrit par une fonction d’onde qui, selon les forces qui s’exercent sur l’objet, varie avec le temps .L’énergie de cet objet est reliée à l’action d’un opérateur, appelé hamiltonien66