Yahoo Actualités Quelle est la taille réelle d'un proton ?
Depuis 2010, le rayon du proton fait débat en physique des particules. Une étude théorique menée à l'Université Gutenberg de Mayence en Allemagne confirme la valeur la plus basse issue des expériences.
C’est une taille qui compte, et qui fait débat. Combien mesure le rayon d’un proton ? Cette particule constitue, avec le neutron, le noyau des atomes et se trouve ainsi au cœur de la matière.
Un rayon de 0,84 femtomètre
Jusqu’en 2010, la valeur admise pour son rayon, issue de mesures expérimentales, était de 0,88 femtomètre (10^-15 m). Puis une série d’expériences utilisant une autre méthode fit pencher la balance vers 0,84 femtomètres. Comme nous parlons de millionièmes de milliardième de mètres, la différence pourrait paraître insignifiante. Erreur ! Un tel écart en physique des particules n’est pas raisonnable. Certains y voyaient déjà une brèche dans le modèle standard, ce bel édifice décrivant l’ensemble des particules et leurs interactions.
Mais non. Des scientifiques de l’université de Mayence (Allemagne) viennent d’ajouter une pierre à l’édifice de la mesure du proton, en l’abordant par la face théorique. En maniant une kyrielle d’équations complexes, ils ont fini par trouver 0,84 femtomètre (fm), confirmant les dernières mesures. Le proton serait donc bien un peu plus petit que ce que l’on a cru pendant longtemps…
Simulation du noyau atomique du deutérium (formé d'un proton, en rouge, et d'un neutron, en bleu) obtenue grâce à un ordinateur quantique. Crédits : ANDY SPROLES/OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY, U.S. DEPT. OF ENERGY.
Un nuage chargé d'électricité
Mais de quoi parle-t-on exactement lorsque l’on évoque le "rayon" d’une particule qui n’a que peu à voir avec une sphère "en dur", type balle de ping-pong ? Il doit plutôt être vu comme une sorte de nuage chargé électriquement, sans bord net. Mais il devient globalement moins dense à mesure qu’on s’éloigne de son centre. Ce que l’on appelle son rayon, ou plus exactement son "rayon de charge", correspond à la distance à partir de laquelle cette densité de charge électrique devient négligeable.
Mesurer son rayon revient donc à estimer sa sphère d’influence sur une particule chargée en quelque sorte. Ce qui d[...]
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