1èreS Activité Expérimentale n°1

PARTICULES ELEMENTAIRES ET INTERACTIONS FONDAMENTALES

Objectifs : - Connaître les particules élémentaires de la matière.
Introduire les notions de charge électrique et d’interaction électrostatique
Distinguer les conducteurs et les isolants.

Materiel : - un pendule électrique une baguette d’ébonite avec une fourrure une baguette de verre avec un tissu un électroscope

I/ Etude documentaire
Particules élémentaires
Les objets macroscopiques sont constitués d’un emboîtement quasi infini de structures de plus en plus simples et moins diversifiées qui se dévoilent à tour de rôle, quand le pouvoir séparateur de l’appareil de mesure (en l’occurrence les accélérateurs de particules et les détecteurs) augmente.
Les différents niveaux de structure observables sont celui du virus, avec une taille typique de 10-7 m, celui de la molécule, d’une dimension de 10-9 m, et celui de l’atome, dont l’échelle est de l’ordre de 10-10 m. Continuant cette descente dans la structure de la matière, on atteint le noyau de l’atome, avec une taille typique de 10-14 m, puis le nucléon (proton ou neutron) dont la dimension est de l’ordre de 10-15 m. Les noyaux sont constitués de protons et de neutrons , liés entre eux d’une façon assez compacte. Dans l’atome, des électrons (de charge - e ) compensent, par leur nombre, la charge Z.e du noyau correspondant au nombre de protons qui s’y trouvent. Les électrons remplissent, par leur mouvement incessant, le relativement grand volume de l’atome, qui est mille milliards de fois plus grand que celui du noyau. À la précision des mesures actuelles, l’électron est une particule quasi ponctuelle. Son rayon est inférieur à 10-19 m. C’est une des particules élémentaires reconnues comme telles.
Continuant la descente au-delà de 10-15 m, on atteint le niveau des quarks , les constituants du proton et du neutron. Il y a deux quarks u (up 2/3e) et un quark d (down -1/3e ) dans un proton et deux quarks d et un quark u