ÉLECTRONS
L'électron et la théorie électrofaible
Comme le montre la désintégration β des noyaux radioactifs, lors de laquelle un neutron se transmute en un proton en émettant un électron et un antineutrino, l'électron interagit également par les interactions nucléaires faibles. La compréhension moderne de ces forces, dans le cadre des théories de jauge, décrit l'électron gauche comme membre d'un doublet d'« isospin faible » (e, ν) tandis que l'électron droit est un singulet d'isospin faible. Les couplages fondamentaux de l'électron lui permettent d'émettre – outre le photon – des bosons lourds W- et Z0. De nombreuses mesures expérimentales ont été effectuées en utilisant des faisceaux d'électrons de haute énergie, en particulier dans les collisionneurs électron-positron de Stanford et du Cern ; elles ont mis en évidence l'existence du phénomène d'annihilation de l'électron et du positron aussi bien par l'intermédiaire d'un photon (dit virtuel) que par celui du boson Z.
Dans le cadre du modèle standard des interactions fondamentales, fondé sur les théories de jauge, la masse de l’électron est comprise comme due au « phénomène de Higgs » lié à une brisure spontanée de la symétrie de jauge. Le couplage d'un champ scalaire (dit de Higgs) donnerait naissance à la masse des bosons de jauge W et Z, mais aussi à celle des leptons chargés et des quarks. Dans ce cadre, la légèreté de l'électron (par rapport au noyau atomique) apparaît moins étonnante puisqu'il faut plutôt la comparer à la masse des quarks (les quarks légers u et d ont des masses de l'ordre de 4 fois celle de l'électron). Les valeurs des masses des particules élémentaires – et en particulier de l'électron – n'en restent pas moins mystérieuses.
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Écrit par
- Jean-Eudes AUGUSTIN : directeur de recherche au C.N.R.S.
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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Médias
Cercle d'atomes de fer
Courtesy IBM Research, Almaden Research Center
Électron : propriétés
Encyclopædia Universalis France
Joseph Thomson
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
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