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Le niveau physique de l'Univers est constitué de particules élémentaires. Les découvertes issues des accélérateurs de particules, ces « microscopes du monde quantique », ont révélé l’existence de 17 particules fondamentales, décrites par ce qui est communément appelé le modèle standard des particules.

Parmi ces particules, 12 sont des constituants de ce que les physiciens nomment "la matière" – ce sont les fermions, qui forment le niveau phsique de ce qui nous entroure. Les 5 particules restantes sont les bosons et servent à transmettre les forces physiques (par exemple le photon qui est la particule de lumière transmet la force électromagnétique). À chacune de ces 17 particules élémentaires correspond une antiparticule, une particule d’antimatière qui a la propriété de réagir avec sa particule associée, dès qu’elle la rencontre, pour dissoudre le couple en une autre forme d’énergie.

Les neutrinos et les antineutrinos sont des fermions. Ils n’ont été découverts qu’en 1930, car ils interagissent très faiblement avec les autres particules et traversent continuellement la Terre sans laisser de signal. Ils constituent encore aujourd’hui un des couples les plus mystérieux du modèle standard.

Le niveau physique perceptible et connu ne constitue que 5 % de l’Univers. Les 95 % restants sont composés d’une part de ce que l’on appelle la "matière noire", faite de particules aujourd’hui inconnues (25 %) et d’autre part de l’énergie noire, créant une force répulsive à l’origine de l’expansion de l’univers (70 %). Ces deux dernières n’émettent ou n’absorbent pas de lumière, elles sont donc invisibles.