Les particules de l'Univers
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Les particules
de
l'Univers
Illustration des particules : Carolina De Luca
UN LIVRE DE COLORIAGE
Illustrations complémentaires : Mariana Velho
Direction du projet et rédaction :
DE L'EXPÉRIENCE ATLAS
Katarina Anthony et Mariana Velho
Traduction française : Marie Bouvier
Pour en savoir plus : atlas.cern/colouring-book
Droits d’auteur : Expérience ATLAS © 2021 CERNExplorer l’Univers Le Grand collisionneur de hadrons se trouve dans un tunnel situé sous la frontière
franco-suisse à 100 mètres sous terre.
des particules
Tout ce qui nous entoure est constitué de particules :
ce livre, ton corps… et même ton chien !
Les particules sont les briques qui
composent toute la matière. Elles
sont aussi responsables des forces.
Grand collisionneur de
hadrons
Elles sont si petites que tu ne peux
pas les voir à l’œil nu.
LE DÉTECTEUR ATLAS
Expérience ATLAS
Pour les trouver et les étudier, il faut uti-
liser d’immenses microscopes, comme le Le Grand collisionneur de hadrons fait accélérer des particules quasiment
Grand collisionneur de hadrons. à la vitesse de la lumière, avant de les faire se rentrer dedans. Ces collisions
produisent de nouvelles particules élémentaires qui peuvent être
détectées par l’expérience ATLAS.
Tu m’as trouvée !
Je suis une
particule appelée
quark up.
Découvre toutes les particules
que nous avons trouvées jusqu’à
présent grâce à ce livre de coloriage !
1 2De quoi sommes-nous faits ? Les atomes eux-mêmes sont faits de ATOME
particules encore plus petites.
En zoomant vers l’intérieur de ton corps, tu trouves
une molécule essentielle à la vie : l’ADN. Au centre de l’atome, il y a un noyau
fait de protons et de neutrons. Ce
noyau est entouré d’électrons.
Noyau
Électron
En zoomant toujours plus, tu Noyau
trouves encore plus de particules !
proton
neu
quark
tro
n
up
tron
neutron
proton
neu
quark quark
down down pr
Adn ot
on
t ron
neu
Neutron
Les protons et les neutrons sont quark
faits de particules élémentaires down
Toutes les molécules, y compris ton ADN, sont
constituées d’atomes. Différentes combinaisons appelées les quarks.
quark quark
d’atomes forment différentes sortes de molécules. up up
Proton
Les particules élémentaires sont les plus petits constituants de la matière.
Nous en connaissons trois types : les quarks, les leptons et les particules de
force.
3 4DIS BONJOUR AUX QUARKS !
Il y a six sortes de quarks Je suis le
quark down,
qui sont toutes uniques. le deuxième
quark le plus
léger.
Juste après le Big Bang, l’Univers était rempli
de quarks qui se déplaçaient librement. De
nos jours, les quarks sont très amicaux : on
Le quark down est légèrement
ne les voit jamais tout seuls.
plus lourd que le quark up.
Si ce n’était pas le cas, les
atomes tels que nous les
connaissons n’existeraient
Je suis le quark pas. L’Univers serait alors très
up, le quark le
plus léger !
différent !
Je suis le quark
étrange et j’ai créé
beaucoup de
confusion lorsque les
scientifiques m’ont
découvert !
Les atomes sont faits uniquement
de quarks up et de quarks down.
Mais il existe d’autres types de
quarks qui peuvent être créés et
étudiés par les expériences de Des particules au comportement
physique des particules ! « étrange » ont été trouvées en 1947. Il a
fallu 20 ans aux scientifiques pour
découvrir qu’à l’intérieur de ces particules
se trouvaient d’étranges quarks.
5 6Je suis le quark
bottom, le deuxième
quark le plus massif.
Je suis le quark
charme et j’ai
enclenché Les quarks bottom sont aussi
une révolution connus sous le nom de
scientifique !
« quarks beauté ».
La découverte du quark charme a
permis de nombreuses percées
scientifiques (et un prix Nobel !)
Il y a plusieurs expériences qui
étudient comment se comportent
les quarks bottom.
Je suis le quark top,
la particule Les quarks se déclinent en trois « couleurs » : bleu, vert et rouge.
élémentaire la plus
lourde.
Les quarks peuvent changer de charge de
couleur: un quark rouge peut devenir un quark
Le quark top est la particule élémentaire vert ou bleu !
la plus lourde. Il est 180 fois plus lourd
que le proton. Pour faire un proton, il faut un
quark de chaque couleur.
Le quark top est si lourd qu’il a fallu construire
de très gros collisionneurs de particules pour
le trouver. C’est le dernier quark à avoir été
découvert, en 1995.
De quelles couleurs sont tes quarks ?
7 8DIS BONJOUR AUX LEPTONS !
Je suis l’électron.
Je suis la particule
la plus légère qui
soit dotée d’une
charge électrique. Je suis le
muon et je
suis 200 fois
plus lourd que
l’électron !
Lorsqu’ils se déplacent, les électrons
génèrent de l’électricité.
Les muons sont constamment
créés dans l’atmosphère par les
rayons cosmiques !
Chaque minute, 25 muons
Les électrons sont les premières
passent à travers ta main.
particules élémentaires à avoir
été découvertes, en 1897 !
Je suis le
neutrino-muon.
Ma découverte a
prouvé qu’il existe
plus d’un type de
neutrino !
Je suis le neutrino-électron.
Je n’ai pas de charge électrique
et je ne suis pas affecté par la
force électromagnétique. C’est
pour ça que tu ne me remarques
même pas !
Les neutrinos sont encore très mystérieux.
Pourquoi ont-ils une masse ? Quel est le
neutrino le plus lourd ? Il reste encore
Le Soleil produit beaucoup de beaucoup à apprendre à leur sujet !
neutrinos-électron. 500 milliards passent
à travers ta main à chaque seconde !
9 10dis bonjour aux
particules de force !
Je suis le tau, Les gluons sont les porteurs de la force la plus
le lepton le
plus lourd ! puissante de l’Univers : la FORCE FORTE.
Je suis le gluon, la
colle permettant
de relier entre elles
les particules, pour
former les atomes.
Comme l’électron et le muon, le tau a
une charge électrique négative.
Je suis le
neutrino-tau, la
dernière
particule de
matière à avoir
été découverte Les gluons
(en 2000) ! n’ont pas de
masse.
La force forte est
indispensable pour former le
monde qui nous entoure. Elle
maintient ensemble les
Les neutrinos sont comme des caméléons : ils peuvent protons et les neutrons qui Quand les quarks veulent changer de couleur,
changer de type ! Un neutrino-muon peut devenir un forment le noyau des atomes. ils échangent des gluons entre eux.
neutrino-tau, ou un neutrino-électron, et vice versa. Te rappelles-tu des différentes couleurs que
peuvent avoir les quarks ?
11 12Les photons sont les porteurs de la FORCE ÉLECTROMAGNÉTIQUE. La FORCE FAIBLE est la force fondamentale responsable de beaucoup de
réactions nucléaires et de diverses formes de radioactivité.
Je suis le photon,
la seule particule
élémentaire que
l’on peut voir à Je suis le boson W
l’ œil nu, mais et j’ai une charge
seulement si j’ai électrique.
la bonne énergie.
Les bosons W et Z sont
100 fois plus lourds que
Je suis le
le proton. boson Z et je n’ai
La force électromagnétique
pas de charge
se trouve tout autour de électrique.
nous. Les ondes radios, les
champs magnétiques, les
rayons X et la lumière du soleil
sont tous constitués La force faible est portée par deux
d’énergie électromagnétique. types de particules de force : les
bosons W et Z. Elle ne fonctionne que
sur de très petites distances.
Si tu as déjà utilisé un aimant ou frotté
un ballon contre tes cheveux, alors tu as
déjà senti la force électromagnétique !
La force faible peut transformer les protons
en neutrons et vice versa. Ce processus
déclenche une réaction en chaîne qui
Combien de sources d’énergie électromagnétique y a-t-il dans ta chambre ?
permet au soleil de rester chaud.
13 14Le BOSON DE HIGGS est un autre type de particule. Il est connecté à un
champ d’énergie qui existe partout dans l’Univers. Lorsque les particules de
Dessine ta propre particule !
matière interagissent avec ce champ, elles acquièrent une masse.
Je suis le
boson de Higgs.
Je porte le nom de
Peter Higgs, qui a
remporté le prix Nobel
en 2013 !
Pendant près de 50 ans, les scientifiques du
monde entier ont recherché le boson de Higgs.
Il a finalement été découvert par les
Quelle
expériences ATLAS et CMS en 2012. Nom de ta particule : particule
as-tu
trouvée ?
Faits amusants sur ta particule :
La découverte du boson de Higgs a marqué la fin d’un
chapitre de la recherche scientifique.
D’après toi, comment sera la prochaine particule
découverte par les scientifiques ?
15 16Vous pouvez aussi lire
