mercredi 31 janvier 2018

Le Pouvoir de l'Imaginaire (n°554) :Particules...... annihilations ( suite)

 Je vous propose de continuer les annihilations protons-antiprotons en compagnie de Maitre XYZ
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-«   Vous nous avez laissé dans un « A SUIVRE »  qui ne me satisfait pas  OLIVIER ;pouvez-vous rentrer  un peu  plus avant dans les résultats d’expérience ….

-«  OK   Mr XYZ !Historiquement les choses ont commencé  dans les années 70  et ensuite après les manips et théories  en universités il a eu celles des grosses «  machines » …Le  CERN  maintenant …

 Je vais rappeler que quand un électron et un positron s'entrechoquent et s'annihilent, un processus simple se produit: avec une probabilité très élevée, l'électron et le positron interagissent et créent une sorte de  «  bidule »  fugace obèse  qui " se désintègre " :
- soit pour produire toute paire possible de particules chargées –antiparticules , de particules cohérentes avec l'énergie engagée  dans la manip . Ainsi, l'énergie des particules sortantes sera égale à l'énergie des particules entrantes - en supposant que vous ajoutez les énergies cinétiques et les énergies de masse au repos
-Soit pour produire  deux photons   par coupures diamétralement opposées simultanées de ce   bidule  dont le spin les fait  partir  ensuite  en deux directions opposées 

En revanche, une collision proton-antiproton et «annihilation»  c’est une affaire beaucoup plus  variable  ,voire désordonnée. Tout d'abord, les protons sont des particules composites qui contiennent 3 quarks et des paires fugaces  de quark-antiquark avec des gluons qui lient les quarks ensemble. Cependant, les 3 quarks ne contiennent que 1% de la masse au repos du proton - le reste de la masse provient de l'énergie de liaison gluon / quark et antiquark

 L’important est alors de  signaler   qu’une particule telle qu’ un proton peut apparaître sous des aspects différents  dans un choc particule- antiparticule  suivant l’énergie  engagée dans le  choc  .  En approche «  douce » le proton est plutôt perçu comme un assemblage robuste où ceux  sont  les interactions  de charge opposée qui joueront  en premier   ….
    Ce qui est le plus susceptible de se produire ensuite  ce sont ces «énergies de liaison»  à très courte portée  qui entreront en collision…. Même si l'un des 3 quarks du proton entre en collision avec l'un des 3 antiquarks de l'antiproton, cet ensemble  quark / antiquark peut s'annihiler d'une manière similaire à l'électron / positon, mais tous les autres quarks du proton et les antiquarks de l'antiproton et des gluons d'énergie de liaison et des paires de quark / antiquark ne s'annihileront  pas.

 Les parties originelles du proton et de l'antiproton qui ne s'annihilent pas se combineront avec les produits de l'annihilation et généreront un flux de multiples particules sortantes. Et l'énergie totale sera conservée..

-«  Ah OLIVIER ! , il me vient une image : c’est comme si deux  sac de billes en   se choquant « gentiment » se déchiraient   seulement en partie en  mixant  doucement leur contenu !!! !

-« Pas trop mal vu ,XYZ ! En approche  de chocs à des niveaux d’énergies  beaucoup plus importants   le caractère composite du nuage de particules élémentaires de quarks etc  que contient un proton   apparait de   manière plus  fortement 
….
-«   Vous proposant toujours mon image  OLIVIER  ,ce serait un peu   comme si deux sacs de billes se choquant très fort explosaient  en envoyant d’abord  tout leur petit  matériel aux quatre coins  de l espace !???

-« Pas complètement…Je dois tomber dans les détails….Par exemple  un de ses quarks de valence constitutifs peut s'annihiler avec un antiquark, tandis que les quarks et antiquarks restants subissent un réarrangement en un certain nombre de mésons (principalement des pions et des kaons) qui s'envolent du point d'annihilation . Les mésons nouvellement créés sont instables et se désintègrent en une série de réactions qui ne produisent finalement que des rayons gamma, des électrons, des positons et des neutrinos.
Voici les spécificités de la réaction qui produit les mésons. Les protons sont constitués de deux quarks up et d'un quark down, tandis que les antiprotons sont constitués de deux anti-ups et d'un anti-down. La forte force nucléaire fournit une forte attraction entre les quarks et les antiquarks, donc quand un proton et un antiproton s'approchent dans une distance où cette force est active (moins de 1 fm), les quarks tendent à s'associer aux antiquarks, formant trois pions. L'énergie libérée dans cette réaction est importante, car la masse au repos de trois pions est très inférieure à la masse d'un proton et d'un antiproton.
Mais  l'énergie peut également être libérée par l'annihilation directe d'un quark avec un antiquark. L'énergie supplémentaire peut aller à l'énergie cinétique des pions libérés, être rayonnée sous forme de rayons gamma, ou dans des quarks inférieurs ou étranges. Les autres arômes ( 6 saveurs ) des quarks sont trop massifs pour être créés dans cette réaction, à moins que l'antiproton incident ait une énergie cinétique due à sa   vitesse relativiste  . Les quarks et les antiquarks nouvellement créés se transforment en mésons, produisant des pions et des kaons supplémentaires.
Je vous ai indiqué la dernière fois que  les réactions dans lesquelles l'annihilation proton-antiproton a été observée, produit jusqu'à neuf mésons tandis que la production de treize mésons est théoriquement possible. Les mésons générés quittent le site de l'annihilation à des fractions modérées de la vitesse de la lumière, et se désintègrent avec la durée de vie appropriée pour leur type de méson

-«   C EST VRAIMENT  LE FOUTOIR  OLIVIER …Mais   vous m avez tout dit  ????

-«  NON bien sur!!! …….  Plus généralement des réactions similaires se produiront quand un anti nucléon s'annihilera dans un noyau atomique plus complexe, sauf que les mésons résultants, en interaction forte, ont une probabilité significative d'être absorbés par l'un des nucléons "spectateurs" restants plutôt que de s'échapper. Puisque l'énergie absorbée peut atteindre jusqu'à 2 GeV, elle peut en principe dépasser l'énergie de liaison des noyaux les plus lourds. Ainsi, lorsqu'un antiproton s'annihile à l'intérieur d'un noyau lourd tel que l'uranium ou le plutonium, une perturbation partielle ou complète du noyau peut se produire, libérant un grand nombre de neutrons rapides........

-" Arrêtez bon sang! OLIVIER !je ne veux pas que vous abordiez les fissions secondaires possibles en assemblages de combustibles industriels ou dans les Armes ; cela n' a pas sa place ici !


3Photos extraites de « Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler » “Apparent Unexpected Asymmetries in the Production of Quarks” ( Tevatron/


 

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