AntimatièreEn physique des particules, l'antimatière est l'ensemble des antiparticules qui ont la même masse (la masse d'une antiparticule n'a cependant jamais pu être mesurée en 2018) et le même spin, mais des charges, nombres baryoniques et nombres leptoniques opposés aux particules ordinaires. Il est supposé que l'antimatière n'existe qu'en quantités infimes dans l'Univers local, soit dans les rayons cosmiques, soit produite en laboratoire. Les travaux sur l'antimatière consistent en grande partie à expliquer la rareté de l'antimatière par rapport à la matière.
Interaction gravitationnelle de l'antimatièreL'interaction gravitationnelle de l'antimatière avec la matière ou avec l'antimatière n'a pas été observée par les physiciens dans des conditions permettant d'en tirer des conclusions. Un consensus écrasant règne parmi les physiciens selon lequel l'antimatière attirerait aussi bien la matière que l'antimatière de la même façon que la matière attire la matière (et l'antimatière). Cependant, il existe aussi une volonté très affirmée d'en obtenir des preuves expérimentales, étant convenu qu'un consensus en sciences n'est rien d'autre qu'une hypothèse ouverte aux falsifications.
Atome d'hydrogèneL'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes du tableau périodique, étant composé d'un proton et d'un électron. Il correspond au premier élément de la classification périodique. La compréhension des interactions au sein de cet atome au moyen de la théorie quantique fut une étape importante qui a notamment permis de développer la théorie des atomes à N électrons. C'est pour comprendre la nature de son spectre d'émission, discret, alors que la théorie classique prévoyait un spectre continu, que Niels Bohr a introduit en 1913 un premier modèle quantique de l'atome (cf.
Mécanique quantiqueLa mécanique quantique est la branche de la physique théorique qui a succédé à la théorie des quanta et à la mécanique ondulatoire pour étudier et décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique. Elle fut développée dans les années 1920 par une dizaine de physiciens européens, pour résoudre des problèmes que la physique classique échouait à expliquer, comme le rayonnement du corps noir, l'effet photo-électrique, ou l'existence des raies spectrales.
Asymétrie baryoniqueL'asymétrie baryonique réfère à l'excès de la matière baryonique sur l'antimatière baryonique dans l'univers observable. Bien que plusieurs hypothèses soient émises pour expliquer cet excès, dont la plupart concernent la baryogénèse, aucune d'elles ne fait consensus, et l'asymétrie baryonique demeure l'un des problèmes non résolus de la physique. La plupart des hypothèses formulées à propos de l'asymétrie baryonique impliquent la modification du modèle standard en physique des particules afin de permettre que certaines réactions (surtout celles impliquant l'interaction faible) puissent se réaliser plus facilement que leur contraire.
Effet Zeemanvignette|Photo de l'effet Zeeman, prise en 1896 par Pieter Zeeman. L’effet Zeeman désigne la séparation d'un niveau atomique d'énergie défini d'un atome ou d'une molécule en plusieurs sous-niveaux d'énergies distinctes, sous l'effet d'un champ magnétique externe. Il y a donc levée de dégénérescence des niveaux énergétiques. L'effet s'observe aisément par spectroscopie : lorsqu'une source de lumière est plongée dans un champ magnétique statique, ses raies spectrales se séparent en plusieurs composantes.
Structure hyperfinevignette|Représentation schématique des niveaux fins et hyperfins de l’hydrogène. La structure hyperfine d’un niveau d’énergie dans un atome consiste en une séparation de ce niveau en états d’énergie très proches. Il s’observe essentiellement par une raie spectrale dans le domaine radio ou micro-onde, comme la raie à 21 centimètres de l’hydrogène atomique. La structure hyperfine s’explique en physique quantique comme une interaction entre deux dipôles magnétiques : Le dipôle magnétique nucléaire résultant du spin nucléaire ; Le dipôle magnétique électronique lié au moment cinétique orbital et au spin de l’électron.
Constante de structure fineLa est la associée à l'interaction électromagnétique. Elle est sans dimension et son interprétation reste un défi pour la physique moderne. La constante est ainsi désignée pour des raisons historiques par référence à la structure fine. Le physicien allemand Arnold Sommerfeld (-) l'a proposée en . Son symbole conventionnel est . Son expression est : où : est la charge élémentaire, est la constante de Planck réduite, est la célérité de la lumière dans le vide, est la permittivité du vide.
HydrogèneLhydrogène est l'élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. L'hydrogène présent sur Terre est presque entièrement constitué de l'isotope H (ou protium, comportant un proton et zéro neutron) et d'environ 0,01 % de deutérium H (un proton, un neutron). Ces deux isotopes de l'hydrogène sont stables. Un troisième isotope, le tritium H (un proton, deux neutrons), instable, est produit dans les réactions de fission nucléaire (réacteurs nucléaires ou bombes).
Électrodynamique quantiqueLélectrodynamique quantique (parfois dite relativiste) est une théorie physique ayant pour but de concilier l'électromagnétisme avec la mécanique quantique en utilisant un formalisme lagrangien relativiste. Selon cette théorie, les charges électriques interagissent par échange de photons virtuels. L'étude statique (absence d'évolution au cours du temps) du champ électrique s'appelle électrostatique, celle du champ magnétique magnétostatique. En dynamique, les deux champs deviennent couplés, devenant une seule discipline, l'électro-magnéto-dynamique.
Structure fineEn physique atomique, la structure fine décrit le dédoublement de raies spectrales d'un atome. Détectable par spectroscopie à haute résolution spectrale, la structure fine est un effet d'origine relativiste dont l'expression correcte se déduit à partir de l'équation relativiste pour les particules de spin 1/2 : l'équation de Dirac. Les raies denses observées dans les spectres sont prédites par l'étude de l'énergie d’interaction entre l’électron et le proton sans tenir compte du spin et des effets relativistes de l’électron.
Interaction spin-orbitevignette|Structures fines et hyperfines dans l'hydrogène. Le couplage des différents moments cinétiques conduit à la division du niveau d'énergie. Non dessiné à l'échelle. Le moment cinétique de spin électronique, S est couplé au moment cinétique orbital électronique, L, pour former le moment angulaire électronique total , J. Celui-ci est ensuite couplé au moment cinétique de spin nucléaire, I, pour former le moment cinétique total, F. Le terme symbole prend la forme 2S+1L avec les valeurs de L représentées par des lettres (S,P,D ,F ,G,H,.
Violation de CPEn physique des particules, la violation de CP est une violation de la symétrie CP, c'est-à-dire de la combinaison de la symétrie C (symétrie de conjugaison de charge) et de la symétrie P (symétrie de parité). La symétrie CP indique que les lois de la physique devraient être les mêmes si une particule est échangée avec son antiparticule (symétrie C) tandis que ses coordonnées spatiales sont inversées (symétrie P, ou « miroir »).
Precision tests of QEDQuantum electrodynamics (QED), a relativistic quantum field theory of electrodynamics, is among the most stringently tested theories in physics. The most precise and specific tests of QED consist of measurements of the electromagnetic fine-structure constant, α, in various physical systems. Checking the consistency of such measurements tests the theory. Tests of a theory are normally carried out by comparing experimental results to theoretical predictions.
Atome exotiqueUn atome exotique se représente comme un atome « normal » dans lequel au moins une particule subatomique a été remplacée par une autre particule de même charge électrique : par exemple un pion négatif π− ou un muon à la place d'un électron. De telles configurations sont très instables, de sorte que ces atomes exotiques n'ont qu'une durée de vie très brève. Un atome muonique résulte du remplacement d'un électron par un muon, qui est un lepton comme l'électron.
Symétrie Cvignette|upright=1.3|Illusion de symétrie : le reflet de l'ombre de la lampe (sous l'effet du flash de l'appareil photo) semble être le reflet de celle-ci ! En physique des particules, la conjugaison de charge, ou transformation de charge, ou inversion de charge est possiblement observable en ce qui concerne l'électromagnétisme, la gravité, et l'interaction forte. En revanche, la « Symétrie C » (symétrie de charge) n'est pas observée « dans le tableau » de l'interaction faible. C(x)= -x. C(e+)= e-. C(e-)= e+.
ProtonLe proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive. Les protons sont présents dans les noyaux atomiques, généralement liés à des neutrons par l'interaction forte (la seule exception, mais celle du nucléide le plus abondant de l'univers, est le noyau d'hydrogène ordinaire (protiumH), un simple proton). Le nombre de protons d'un noyau est représenté par son numéro atomique Z. Le proton n'est pas une particule élémentaire mais une particule composite.
Introduction à la mécanique quantiqueLe but de cet article est de présenter une introduction accessible, non technique, au sujet. Pour l'article encyclopédique consulter Mécanique quantique. La mécanique quantique est la science de l'infiniment petit : elle regroupe l'ensemble des travaux scientifiques qui interprètent le comportement des constituants de la matière, et ses interactions avec l'énergie, à l'échelle des atomes et des particules subatomiques. La physique classique décrit la matière et l'énergie à l'échelle humaine, dans leur observation de tous les jours, y compris les corps célestes.
Symétrie (physique)En physique la notion de symétrie, qui est intimement associée à la notion d'invariance, renvoie à la possibilité de considérer un même système physique selon plusieurs points de vue distincts en termes de description mais équivalents quant aux prédictions effectuées sur son évolution. Une théorie physique possède alors une symétrie S, si toute équation dans cette théorie décrit tout aussi correctement une particule ρ qu'une particule -ρ 'symétrique' de ρ.
Symétrie CPTLa symétrie CPT est une symétrie des lois physiques pour les transformations impliquant de manière simultanée la charge, la parité et le temps. Les efforts de recherche menés à la fin des années 1950 ont révélé la violation de la symétrie P par des phénomènes impliquant la force faible, et il existe des violations connues de la symétrie C ainsi que de la symétrie T. Pendant un temps, la symétrie CP paraissait être conservée pour tous les phénomènes physiques, mais cela a été démenti aussi par la suite.
