physique quantique

Tant que, fascinés par le nom que lui a donné Paul Dirac, nous admettons que le vecteur d’état exprime l’"état" intrinsèque d’un système physique, nous sommes surpris par son comportement ; car celui-ci ne convient pas, mais alors pas du tout, à un tel état. Comment comprendre par exemple que l’état intrinsèque d’un système physique saute brusquement, à l’instant de la mesure, d’une superposition d’états propres de l’observable mesurée à un seul état propre de cette observable, alors que tous les autres processus physiques, pourtant semblables à la mesure, ne lui font subir que des corrélations avec les états d’autres systèmes ? Comment comprendre le "mécanisme" de cette étrange "réduction de l’état" ? Mais si, à la manière de Rovelli, nous concevons le vecteur d’état comme l’expression d’une relation du système étudié avec un système observant, alors le "saut" en question n’a même pas lieu d’être supposé. Relativement à un observateur qui souhaite l’utiliser pour prévoir (sur un mode probabiliste) le résultat d’une mesure future, le vecteur d’état demeure une superposition. Mais relativement à un observateur qui connaît le résultat de la mesure, le vecteur d’état est identifié à l’état propre correspondant de l’observable mesurée, car c’est seulement à partir de ce dernier qu’il pourra prévoir (toujours sur un mode probabiliste) le résultat d’une seconde mesure effectuée après la première. Ici, vous le voyez, on ne dit plus que l’état d’un système physique a "sauté", ou qu’il a été "réduit" dans l’absolu, mais que chaque configuration de cet état est relative à une relation épistémique avec ce système, ou si l’on veut qu’il y en a autant que de relations de ce type.

Auteur: Bitbol Michel

Info: http://www.actu-philosophia.com/Entretien-avec-Michel-Bitbol-autour-de-La-520

[ épistémologie ] [ bouillonnement ]

citation s'appliquant à ce logiciel

FLP est comme le monde astral, ne vous attendez pas à trouver des réponses, mais des pistes et une idée élargie de l'infini. Aucun point fixe ici, juste une volonté de faire participer les gens via des étapes mentales, lieux de méditation, stases amorcées par une idée, un mot, une conjonction de termes... Avant de reprendre la route.

FLP s'appuie beaucoup sur la logique formelle et la désambiguïsation (voir notre profession de foi) sans chercher à conclure, mais en tentant de rendre compréhensible, d'éclaircir, le SENS. De plus, de par la subjectivité des participants, FLP va souvent au-delà des associations d'idées, ce qui demande des efforts, puisque cet outil/base de données ne se refuse à rien, se contentant d'être un instrument puissant, expérimental, communautaire, libre... qui développe et construit petit à petit un corpus... en parallèle à une constante quête de clarification de ses classifications. Les chaines, citations liées et échanges entre utilisateurs allant dans ce sens.

FLP s'intéresse donc à tout en même temps, mélange le fond avec la forme, concilie ouverture maximale avec d'incessantes discussions sur les catalogages et autres taxonomies linguistiques. En ce sens cette application informatique communautaire se comporte comme les premiers humains qui utilisèrent l'écriture : elle crée des listes... Mais ici intriquées, interchangeables, modifiables, éphémères. Des volutes.

La réalité humaine pourrait bien être en train d'évoluer à cette image : d'une forme d'immobilité amenée par une réalité stable au premier abord, que renforce un besoin naturel d'homéostasie, elle se révèle bien plus complexe que cela, échangeant et mélangeant allègrement niveaux et vitesses, échelles et points de vues.

FLP tente donc, sémantiquement, de témoigner de ce continuel bouillonnement multidimensionnel, qui devrait grandir sans cesse, et, peut-être.... nourrir, voire élargir, certains esprits humains.

Auteur: Mg

Info: 13 avril 2020

[ trier ] [ réfléchir ]

question

Que raconter lorsqu'on n'a pas connu de difficultés dans la vie, que les extrêmes rencontrés ne furent qu'inquiétudes fugaces, dérisoires dans la Suisse de l'après-guerre. Sans souffrances physiques non plus, ni psychiques puisqu'élevé dans une famille aimante sans soucis matériels et suffisamment exigeante pour éviter l'abrutissement. Quoi faire, quoi dire, raconter l'ennui ? Parler du silence qui précède les premières pluies estivales, lorsque les effluves d'ozone ralentissent tout et installent un décor acouphénique multidimensionnel ? Ou expliquer que le cerveau est un senseur "à posteriori", agglomérat cellulaire de reflets fractals progressivement stratifiés par l'évolution. Senseur-conscience humain, qui fut capable à un moment de sa progression de stocker sa mémoire "en dehors d'elle même", permettant de créer une civilisation qui minimise ainsi à grande échelle l'impact de l'individu sur la race. Chaques cerveaux-espèces évoluant néanmoins sans cesse en mariage-création-miroir d'une réalité bipolaire parce qu'issue d'un système reproductif mâle-femelle. Bouillonnement collectif produisant un réel obligatoirement sphérique puisqu'émergeant d'une boule planète bien ronde, elle-même membre d'un cortège de huit consoeurs. Cortège tourbillonnant de concert, très lentement, très précisément - à échelle humaine -, dessinant ainsi une formation gravitationnelle en spirale dont l'axe est un banal soleil qui progresse dans l'espace relatif à une allure de 230 km secondes (dit-on). Système solaire hélicoïde, foret géant de deux heures/lumière de diamètre qui taille vaillament sa route-vrille en direction du centre de sa galaxie ; pour des raisons qui font se disputer scientifiques rationnels et métaphysiciens. Les premiers vous parlant de gravitation ou d'attracteurs alors que seconds privilégiant les "points de vues" subjectifs imbriqués, issus de quelque machinerie externe créatrice d'illusions, source bien au-delà de nos pauvres compréhensions de primates justes sortis de l'océan. N'empêche cette réalité humaine commune s'affine, s'intrique... s'élargit... gigantise... Ou se perd dans les méandres infinitésimaux et enchevêtrés d'une matière devenue miroir. Alors que notre race de primates glabres semble au point mort en ce qui concerne sa capacité à partager son ressenti cosmique avec quelqu'autre entité-espèce que ce soit ? Quelles que fussent les places respectives de ces dernières au sein de ces hiérarchies que les hommes faiseurs de listes - on se rassure comme on peut - tentent incessamment d'établir.

Auteur: Mg

Info: oct. 2017

[ progrès ] [ régression ] [ point de situation ] [ auto-évaluation ]

extraterrestre

Les OVNIS nous mettent en face de cette problématique que nous appelons la réalité.
Pour nous, surtout pour la science, il y a un besoin de stabilité et de possibilité de répétition. Pouvoir mettre l'objet dans un bocal ou au moins le faire ressurgir à volonté afin de l'observer sous plusieurs angles.
Si c'est impossible, alors nous passons à la notion de témoignage de "quelque chose qui s'est passé". En commençant par : testis unus, testis nullus. C'est pourquoi quand il y a une autre observation qui vient corroborer la première, on se rapproche alors un peu de la notion d'exactitude.
Nous avons besoin de plusieurs angles de vue.
Un peu comme en musique où on peut expliquer un accord donné de plusieurs manières. D'abord via la définition des intervalles qui le composent et donc des rapports de fréquences en son sein. Ou alors en en parlant comme d'une couleur (majeur, mineur, lumineux, sombre, etc...). On peut aussi l'expliciter en terme de fonction par rapport à notre harmonie tonale (dominante, sous-dominante ou tonique) ou de sa place dans nos modes principaux (degré x ou y). Eventuellement en vertu de la gamme qu'il implique ou génère... Certains chercheurs autour des années 2000 se sont amusés à cataloguer les accords en terme de rugosité, c'est à dire du plus au moins harmonieux (étant entendu qu'une octave est plus agréable qu'un triton, etc...). Et d'autres encore.
Maintenant le témoin-auditeur d'un accord donné peut aussi être trompé par tout un tas de facteurs. Je n'en citerai que trois ici.
Le timbre : un accord majeur est plus facile à entendre venant d'un piano que de trois cailloux accordés.
La hauteur : il est plus difficile d'"entendre" dans le très grave ou le très aigu.
La situation : l'accord, pas assez isolé, était pollué par une autre source. Ou mal perçu dû à l'incompétence de l'auditeur. Ou trop court dans sa durée d'émission pour être identifié...
Les notions de vérité, d'exactitude et de réalité sont fantastiques à étudier. Parce que nous sommes compliqués et que nous aimons les expliciter comme des objets fixes et immuables alors que notre environnement n'est qu'un bouillonnement où rien ne se répète jamais à l'identique.

Auteur: Mg

Info: 6 janvier 2014

[ spéculation ] [ quête ] [ relatif ]

vitupération

ET ces pauvres demeurés humains, singes savants, posés là par "Dieu c'est qui ?"... pour nommer les choses... bla bla... les définir par de petits murs de lettres. Et ça, comment s'appelle hein ? Comment ?... Une TRUELLE... ah bon ?! vachement intéressant. Perso je l'aurai définie comme une petite pelle manuelle plate... Et le chaud, vous savez, cette sensation ?... mais oui, ce qui est chaud, comme le soleil... Vous dites comment ? CA CHAUFFE ? C'est comme ça qu'on le formule ?... Et le froid, ça FROIDE alors?... Non, ça froide pas ? Ah bon, ça brûle... intéressante non logique... Comme tout pouvait tourner en rond... tous ces débiles, abusés par l'ordre, les conventions, tout ce chenit... destinés à l'origine à établir une saine communication entre les être, communication vite métamorphosée en tromperies ressassées, quasi pédagogiques de faits, décors de cartons pates maintenant solidement fixés sur leurs socles de corail... Accumulation perverse, toujours plus solides, installées tous azimuts... médiatiques, politiques... militaires... professionnelles, sociétales... Le faux partout, des masques "sur et sous" les apparences... Et tous menés par leurs petits intérêt, le pognon, Mammon, niark niark, ravi lui... mort de rire le Mammon... Jamais le dernier pour les rassurer, ces crétins... (...) Il voyait défiler ces gamins et il allait devoir leur enseigner un truc... quelque chose... Mais quoi? Aaah, de la musique. Ach so, vont ânonner quoi alors ? Le solfège ? ce truc qui pue la mort des bourgeois séculaires... ou carrément recopier de ces vieilleries classiques qui réconfortent à peine les vieux et les installés, ceux qu'ont plus envie de se faire bousculer, les morts tièdes du convenu agréé par les habitudes... Par la paresse et les convenances qui pensent pour vous. Non créativité véritable, mort, abrutissement, hébétude du surtravail et du stress qui, une fois abandonnés, ne laissent plus place qu'au vide mou, passés au papier de verre du médiatique fédérateur. Monstre repu non pensant, lancinament bourré jusqu'à la gueule par les gouttes incessantes du jus siroteux qui suinte des médias formatés... Tous, jusqu'à la dernière virgule.. Tous... Satiété.

- Bon, les enfants, aujourd'hui on s'en fout, voilà... le son c'est le son... vouloir le mettre sur papier c'est une arnaque, ça veut rien dire... écoutez un peu cette même mélodie jouée par machin avec sa guitare saxophone, ou machine avec sa voix... Eh oui, vous entendez la même phrase musicale, écrite ici... Etonnant, non ?... Et si ces deux mélodies s'étaient ressemblées c'eut été de la tromperie les gars, parfaitement... - Quoi ? A cause des timbres différents... mais j'espère bien petits connards, et alors ? C'est parce qu'on a mis des mots sur les sensations qu'on se portes mieux ?... Pauvres naïfs, continuateurs de l'ennui du monde, robots inorganiques, sans vraie fiente dedans... Allez plutôt mourir, tristes sopalins jamais utilisés, inutiles... Crottes propres. Et cette saleté d'âge, qui vient vous brouiller tout, couches et couches superposées, tant d'expériences contradictoires, vérités contredites, sagesses éphémères... Inversées folies, dictons à trois coups... Langages verrouilleurs de l'esprit... Qu'est alors devenue la force vive qui nous animait ? Qui, en dépit des emmerdes accumulées, nous faisait aller de l'avant... Cette force qui nous permettait de faire et d'observer tout en même temps... Tels d'impériaux brises glaces dans les banquises urbaines, heures de pointes... femmes et des hommes,... C'est quand même ahurissant, cette réalité qui ne vous montre qu'une infime partie du bouillonnement qui tressaute dans ses intérieurs... petits être diables-lumières, tous différents dans leurs similitudes, chacun engoncé dans sa monade... Sa monade dans la grande monade des hommes. la nôtre, ouais, ouais... T'as déjà communiqué avec une autre monade ?... A part celle de ton chien... MAis non, laisse tomber, y'a que la notre... monade si terne, blabaltant ad infinitum avec elle-même... Il est où le gnière qui communique avec les dauphins, les fourmis, les bougainvilliers... graviers... Hein ? Réponse, rien, nada... Personne... Personne, tu m'entends... Des singes malins qui ne se commettent qu'entre eux, sans réels soucis des autres espèces, essences, races, systèmes... L'homme, moi l'homme... om OME... heaume... home... Aume... Mon cul !! Que sais-je ?.... Moi qui ne fais pas de réserve pour l'avenir, préférant le détruire... Oui Monsieur, pas besoin... Pourquoi faire ?... La nature me donne tout... C'est du DU tout ça, ben voyons. Du DU pour moi ! Et ceux qui sont contre je les enfiente, surmerde, compisse... Doigts d'honneurs devant vos faces d'empaffés mous, juste capables de penser à vos petits frichtis... Salopes, SALOPES... Et ne me parlez pas, vous puez du bec... et de l'âme

Auteur: Mg

Info: 14 janv. 2013

[ écologie ] [ environnement ] [ colère pulsionnelle ]

citation s'appliquant à ce logiciel

Attention ce texte implique plusieurs pensées croisées.

Comme chacun sait, nous sommes formatés par notre éducation, l'environnement et ainsi de suite. Un peu comme les phrases, chapitres... livres...  peuvent être les niveaux d'échelles qui structurent les mots et la pensée de nos langages et de la littérature.

Comment en sortir ? Ensemble peut-être.

En termes de "réflexion personnelle commune" il semble que l'humain est, de manière générale, limité au niveau de la phrase ou de la formule. Tout simplement parce que la survie le demande. Dans l'action animale le cause-effet de la situation se passe vite, trop vite pour que l'individu isolé puisse développer sa réflexion.

Maintenant les hommes, touchons du bois, sont semble-t'il passés au-delà de l'individu et de sa survie immédiate. Ils ont pris le temps de réfléchir, ils développent ; voilà les philosophes et... le langage. Et, grâce à Internet, il est devenu possible de le faire de manière collective. Même si d'aucuns avancent que le langage, forcément anthropocentrique, nous éloigne de fait de la nature matrice source, ce que nous pensons aussi.

Qu'est-ce alors qu'une intelligence ensemble ? Carl Friedrich von Weizsäcker donne un début de réponse.

"La raison pratique sert la perception de ses propres intérêts, La raison théorique profonde celle de l'intérêt général."

Au départ de cette compilation FLP nous nous intéressions aux formules courtes (disons 5 mots en moyenne). Ensuite sont venus des extraits plus longs plus "littéraires", un peu comme l'a écrit Claudio Magris :

"L'Histoire dit les événements, la sociologie décrit les processus, la statistique fournit les chiffres, mais c'est la littérature qui les fait toucher du doigt, là où ils prennent corps et sang dans l'existence des hommes."

C'est ainsi que le langage écrit, témoignage par les mots de la réalité humaine, est maintenant mis en "réflexivité collective" via les "likes" et autres remarques que proposent d'innombrables web spots. Avec ce site nous tentons donc d'aller un peu plus loin puisque nous faisons en sorte qu'il se nourrisse de citations (étiquetées) par les surfeurs, ajouts modérés avant leur publication.

Aussi, développement supplémentaire, les participants inscrits peuvent lier certaines citations, ce qui permet souvent de comparer différentes formulations de la même idée (équation ?) et de ses varations.

Plus avant FLP offre la possibilité de développer des "chaines", ("Oh les beaux enfants") et même des chaines collectives. Voilà comment les choses avancent depuis plusieurs années.

Résultat évident à ce stade de cette expérience collective : "Plus une pensée courte est populaire, plus elle tient de l'axiome. Plus elle est longue, plus elle témoigne de la singularité de son auteur." 

Récapitulons :

Les formules/extraits sont tagués sur deux niveaux :

1) tag-chapitre, "catégorie" supposé être le plus généraliste, ce qui est déjà délicat à définir ! Il y a déjà ici une piste que nous allons développer pour le tag chapitre "catégorie" : établir sa pertinence via une auto-modération des participants. Nous y reviendrons.

2) tag simple, qui précise et oriente.

Ici aussi tout un chacun peut demander à modifier un étiquetage dont la pertinence pourra être discutée via une modération pyramidale.

3) les auteurs sont intégrés à la base de donnée avec 6 paramètres séparés (qui rendent "plus intelligente" la BD" et permettent de préciser une recherche)

A ce stade des "Fils de la pensée" on incitera le participant a déjà s'amuser à faire des recherches en combinant tags, auteurs, longueurs, périodes historiques, etc., ce qui est déjà énorme et complexe, mais surtout lui donnera une idée de comment "répond" le système.

Il faut aussi savoir qu'il y eut rapidement besoin d'améliorer l'indexage, ce qui amena à créer des tags/concepts moins imprécis : fond-forme, causes-effets, homme-machine, femmes-hommes, théorie-pratique, etc. Et aussi ensuite d'utiliser des mots/tags qui n'existent pas en français, nommés et recensés ici comme "intraduisibles".

Malgré tout, même précisé, un mot-tag reste porteur de plusieurs sens (terme-carrefour, métonymie) et peut signifier tout et son contraire en fonction du contexte et de l'agencement des phrases.

Apparraissent alors ce que nous nommons "méta-tags", une troisième catégorie, un peu à l'image du terme "Livre" dans la hiérarchie d'une bibliothèque, apparitions répétées de certaines combinaisons de tags. Combinaisons qui délimitent mieux une réflexion dont le champ est précisé, s'affinant, quand tout va bien, au sens philosophique du terme, avec les collaborations des participants.

Ainsi s'est établie une liste de doublons ou de triplettes de tags-mots-concepts, pistes qui se sont dessinées par répétition des passages (sont-ils des équations ) . En voici quelques exemples.

mort - omniprésence

conclure - illusion

amour - temps

mauvaise nouvelle - efficacité

survie - éthique

musique - langage

réconfort - ordre

enfance - imagination

protéger - affaiblir

être humain - quête

lecture - miroir

non-voyant - témoignage

femmes-par-femmes - amour etc., etc...

Exemples de triplettes :

complexité - vie - bouillonnement

humain - animal - particulier

réveil - naitre - réintégration

mentir - fuite - beaux-arts

motivation - transgression - jeunesse etc., etc...

On pourra bien évidemment complexifier à loisir tout ce qui précède mais il vaut mieux faire ici une pause. Il semble que c'est d'abord en se mettant d'accord via une modération (des participants actuellement, pyramidale bientôt ?) sur la moins mauvaise pertinence des mots-tags-chapitres d'une formule-citation, que nous établirons une base commune, un peu plus solide et moins aléatoire, pour avancer.

Pour l'instant ce sont les chaines et, dans une moindre mesure, les citations liées, qui clarifient un peu plus un mot-idée-concept - ou une phrase.

Ensuite, une fois ce groupe de réflexion collective mis en place, pourra peut-être venir le temps d'établir des "méta-tags" selon des critères à définir. Mais là nous sommes dans de la musique d'avenir. Concluons par trois questions dont les réponses, possibles sujets-chaines au sein même d'un telle tentative de réflexion collective, nous semblent importantes.

- Peut-on mélanger et structurer nos pensées et nos échelles de pensées "ensemble" sans faire ressortir de froides et imbéciles statistiques d'une société de consommation productiviste ?

- Comment éviter que la technologie ne conduise l'homme à se spécialiser dans l'humain, mais au contraire à l'aider à développer sa sagesse-tolérance et son ouverture aux autres espèces vivantes pour qu'il tente de trouver une plus juste place dans la réalité ?

- Avec la disparition du travail, comment conserver une motivation forte chez les individus si la problématique de survie immédiate disparaît ?

Auteur: Mg

Info: 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2021, 2022

[ quête ] [ classification ] [ structuration ] [ taxinomie ] [ ranger ] [ taxonomie ] [ langage consensus vs singularités biologiques ] [ objectivités vs subjectivités ]

univers protonique

À l’intérieur du Proton, " la chose la plus complexe qu'on puisse imaginer "

La particule chargée positivement au cœur de l’atome est un objet d’une complexité indescriptible, qui change d’apparence en fonction de la manière dont elle est sondée. Nous avons tenté de relier les nombreuses faces du proton pour former l'image la plus complète à ce jour.

(image : Des chercheurs ont récemment découvert que le proton comprend parfois un quark charmé et un antiquark charmé, particules colossales puisqeu chacune est plus lourde que le proton lui-même.)

Plus d’un siècle après qu’Ernest Rutherford ait découvert la particule chargée positivement au cœur de chaque atome, les physiciens ont encore du mal à comprendre pleinement le proton.

Les professeurs de physique des lycées les décrivent comme des boules sans relief contenant chacune une unité de charge électrique positive – des feuilles parfaites pour les électrons chargés négativement qui bourdonnent autour d’elles. Les étudiants apprennent que la boule est en réalité un ensemble de trois particules élémentaires appelées quarks. Mais des décennies de recherche ont révélé une vérité plus profonde, trop bizarre pour être pleinement saisie avec des mots ou des images.

"C'est la chose la plus compliquée que l'on puisse imaginer", a déclaré Mike Williams, physicien au Massachusetts Institute of Technology. "En fait, on ne peut même pas imaginer à quel point c'est compliqué."

Le proton est un objet de mécanique quantique qui existe sous la forme d’un brouillard de probabilités jusqu’à ce qu’une expérience l’oblige à prendre une forme concrète. Et ses formes diffèrent radicalement selon la manière dont les chercheurs mettent en place leur expérience. Relier les nombreux visages de la particule a été l’œuvre de plusieurs générations. "Nous commençons tout juste à comprendre ce système de manière complète", a déclaré Richard Milner , physicien nucléaire au MIT.

Alors que la poursuite se poursuit, les secrets du proton ne cessent de se dévoiler. Plus récemment, une analyse monumentale de données publiée en août a révélé que le proton contient des traces de particules appelées quarks charmés, plus lourdes que le proton lui-même.

Le proton " a été une leçon d’humilité pour les humains ", a déclaré Williams. " Chaque fois qu'on pense pouvoir maîtriser le sujet, il nous envoie des balles à trajectoires courbées (en référence aux Pitchers du baseball)

Récemment, Milner, en collaboration avec Rolf Ent du Jefferson Lab, les cinéastes du MIT Chris Boebel et Joe McMaster et l'animateur James LaPlante, ont entrepris de transformer un ensemble d'intrigues obscures qui compilent les résultats de centaines d'expériences en une série d'animations de la forme -changement de proton. Nous avons intégré leurs animations dans notre propre tentative de dévoiler ses secrets.

Ouvrir le proton

La preuve que le proton contient de telles multitudes est venue du Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) en 1967. Dans des expériences antérieures, les chercheurs l'avaient bombardé d'électrons et les avaient regardés ricocher comme des boules de billard. Mais le SLAC pouvait projeter des électrons avec plus de force, et les chercheurs ont constaté qu'ils rebondissaient différemment. Les électrons frappaient le proton assez fort pour le briser – un processus appelé diffusion inélastique profonde – et rebondissaient sur des fragments ponctuels du proton appelés quarks. "Ce fut la première preuve de l'existence réelle des quarks", a déclaré Xiaochao Zheng , physicien à l'Université de Virginie.

Après la découverte du SLAC, qui remporta le prix Nobel de physique en 1990, l'examen minutieux du proton s'est intensifié. Les physiciens ont réalisé à ce jour des centaines d’expériences de diffusion. Ils déduisent divers aspects de l'intérieur de l'objet en ajustant la force avec laquelle ils le bombardent et en choisissant les particules dispersées qu'ils collectent par la suite.

En utilisant des électrons de plus haute énergie, les physiciens peuvent découvrir des caractéristiques plus fines du proton cible. De cette manière, l’énergie électronique définit le pouvoir de résolution maximal d’une expérience de diffusion profondément inélastique. Des collisionneurs de particules plus puissants offrent une vision plus nette du proton.

Les collisionneurs à plus haute énergie produisent également un plus large éventail de résultats de collision, permettant aux chercheurs de choisir différents sous-ensembles d'électrons sortants à analyser. Cette flexibilité s'est avérée essentielle pour comprendre les quarks, qui se déplacent à l'intérieur du proton avec différentes impulsions.

En mesurant l'énergie et la trajectoire de chaque électron diffusé, les chercheurs peuvent déterminer s'il a heurté un quark transportant une grande partie de l'impulsion totale du proton ou juste une infime partie. Grâce à des collisions répétées, ils peuvent effectuer quelque chose comme un recensement, déterminant si l'impulsion du proton est principalement liée à quelques quarks ou répartie sur plusieurs.

(Illustration qui montre les apparences du proton en fonction des types de collisions)

Même les collisions de division de protons du SLAC étaient douces par rapport aux normes actuelles. Lors de ces événements de diffusion, les électrons jaillissaient souvent d'une manière suggérant qu'ils s'étaient écrasés sur des quarks transportant un tiers de l'impulsion totale du proton. Cette découverte correspond à une théorie de Murray Gell-Mann et George Zweig, qui affirmaient en 1964 qu'un proton était constitué de trois quarks.

Le " modèle des quarks " de Gell-Mann et Zweig reste une façon élégante d'imaginer le proton. Il possède deux quarks " up " avec des charges électriques de +2/3 chacun et un quark " down " avec une charge de −1/3, pour une charge totale de protons de +1.

(Image mobile : Trois quarks sont présents dans cette animation basée sur les données.)

Mais le modèle avec des quarks est une simplification excessive qui présente de sérieuses lacunes.

Qui échoue, par exemple, lorsqu'il s'agit du spin d'un proton, une propriété quantique analogue au moment cinétique. Le proton possède une demi-unité de spin, tout comme chacun de ses quarks up et down. Les physiciens ont initialement supposé que — dans un calcul faisant écho à la simple arithmétique de charge — les demi-unités des deux quarks up moins celle du quark down devaient être égales à une demi-unité pour le proton dans son ensemble. Mais en 1988, la Collaboration européenne sur les muons a rapporté que la somme des spins des quarks était bien inférieure à la moitié. De même, les masses de deux quarks up et d’un quark down ne représentent qu’environ 1 % de la masse totale du proton. Ces déficits ont fait ressortir un point que les physiciens commençaient déjà à comprendre : le proton est bien plus que trois quarks.

Beaucoup plus que trois quarks

L'accélérateur annulaire de hadrons et d'électrons (HERA), qui a fonctionné à Hambourg, en Allemagne, de 1992 à 2007, a projeté des électrons sur des protons avec une force environ mille fois supérieure à celle du SLAC. Dans les expériences HERA, les physiciens ont pu sélectionner les électrons qui avaient rebondi sur des quarks à impulsion extrêmement faible, y compris ceux transportant aussi peu que 0,005 % de l'impulsion totale du proton. Et ils les ont détectés : Les électrons d'HERA ont rebondi sur un maelström de quarks à faible dynamique et de leurs contreparties d'antimatière, les antiquarks.

(Photo image animée : De nombreux quarks et antiquarks bouillonnent dans une " mer " de particules bouillonnantes."

Les résultats ont confirmé une théorie sophistiquée et farfelue qui avait alors remplacé le modèle des quarks de Gell-Mann et Zweig. Développée dans les années 1970, il s’agissait d’une théorie quantique de la " force forte " qui agit entre les quarks. La théorie décrit les quarks comme étant liés par des particules porteuses de force appelées gluons. Chaque quark et chaque gluon possède l'un des trois types de charges "colorées ", étiquetées rouge, verte et bleue ; ces particules chargées de couleur se tirent naturellement les unes sur les autres et forment un groupe – tel qu’un proton – dont les couleurs s’additionnent pour former un blanc neutre. La théorie colorée est devenue connue sous le nom de chromodynamique quantique, ou QCD.

Selon cette QCD, les gluons peuvent capter des pics d’énergie momentanés. Avec cette énergie, un gluon se divise en un quark et un antiquark – chacun portant juste un tout petit peu d’impulsion – avant que la paire ne s’annihile et ne disparaisse. C'est cette " mer " de gluons, de quarks et d'antiquarks transitoires qu'HERA, avec sa plus grande sensibilité aux particules de faible impulsion, a détecté de première main.

HERA a également recueilli des indices sur ce à quoi ressemblerait le proton dans des collisionneurs plus puissants. Alors que les physiciens ajustaient HERA pour rechercher des quarks à faible impulsion, ces quarks – qui proviennent des gluons – sont apparus en nombre de plus en plus grand. Les résultats suggèrent que dans des collisions à énergie encore plus élevée, le proton apparaîtrait comme un nuage composé presque entièrement de gluons. (Image)

Les gluons abondent sous une forme semblable à un nuage.

Ce pissenlit de gluon est exactement ce que prédit la QCD. "Les données HERA sont une preuve expérimentale directe que la QCD décrit la nature", a déclaré Milner.

Mais la victoire de la jeune théorie s'est accompagnée d'une pilule amère : alors que la QCD décrivait magnifiquement la danse des quarks et des gluons à durée de vie courte révélée par les collisions extrêmes d'HERA, la théorie est inutile pour comprendre les trois quarks à longue durée de vie observés suite à un plus léger bombardement du SLAC.

Les prédictions de QCD ne sont faciles à comprendre que lorsque la force forte est relativement faible. Et la force forte ne s'affaiblit que lorsque les quarks sont extrêmement proches les uns des autres, comme c'est le cas dans les paires quark-antiquark de courte durée. Frank Wilczek, David Gross et David Politzer ont identifié cette caractéristique déterminante de la QCD en 1973, remportant le prix Nobel 31 ans plus tard.

Mais pour des collisions plus douces comme celle du SLAC, où le proton agit comme trois quarks qui gardent mutuellement leurs distances, ces quarks s'attirent suffisamment fortement les uns les autres pour que les calculs de QCD deviennent impossibles. Ainsi, la tâche de démystifier plus loin une vision du proton à trois quarks incombe en grande partie aux expérimentateurs. (Les chercheurs qui mènent des " expériences numériques ", dans lesquelles les prédictions QCD sont simulées sur des superordinateurs, ont également apporté des contributions clés .) Et c'est dans ce genre d' images à basse résolution que les physiciens continuent de trouver des surprises.

Une charmante nouvelle approche

Récemment, une équipe dirigée par Juan Rojo de l'Institut national de physique subatomique des Pays-Bas et de l'Université VU d'Amsterdam a analysé plus de 5 000 instantanés de protons pris au cours des 50 dernières années, en utilisant l'apprentissage automatique pour déduire les mouvements des quarks et des gluons à l'intérieur du proton via une procédure qui évite les conjectures théoriques.

Ce nouvel examen a détecté un flou en arrière-plan dans les images qui avait échappé aux chercheurs antérieurs. Dans des collisions relativement douces, juste capables d'ouvrir à peine le proton, la majeure partie de l'impulsion était enfermée dans les trois quarks habituels : deux ups et un down. Mais une petite quantité d’impulsion semble provenir d’un quark " charmé " et d’un antiquark charmé – particules élémentaires colossales dont chacune dépasse de plus d’un tiers le proton entier.

(Image mobie : Le proton agit parfois comme une " molécule " de cinq quarks.)

Ces charmés de courte durée apparaissent fréquemment dans le panorama " mer des quarks " du proton (les gluons peuvent se diviser en six types de quarks différents s'ils ont suffisamment d'énergie). Mais les résultats de Rojo et de ses collègues suggèrent que les charmés ont une présence plus permanente, ce qui les rend détectables lors de collisions plus douces. Dans ces collisions, le proton apparaît comme un mélange quantique, ou superposition, d'états multiples : un électron rencontre généralement les trois quarks légers. Mais il rencontrera occasionnellement une " molécule " plus rare de cinq quarks, comme un quark up, down et charmé regroupés d'un côté et un quark up et un antiquark charmé de l'autre.

Des détails aussi subtils sur la composition du proton pourraient avoir des conséquences. Au Grand collisionneur de hadrons, les physiciens recherchent de nouvelles particules élémentaires en frappant ensemble des protons à grande vitesse et en observant ce qui en ressort ; Pour comprendre les résultats, les chercheurs doivent commencer par savoir ce que contient un proton. L’apparition occasionnelle de quarks charmés géants rendrait impossible la production de particules plus exotiques.

Et lorsque des protons appelés rayons cosmiques déferlent ici depuis l'espace et percutent les protons de l'atmosphère terrestre, des quarks charmés apparaissant au bon moment inonderaient la Terre de neutrinos extra-énergétiques, ont calculé les chercheurs en 2021. Cela pourrait dérouter les observateurs à la recherche de neutrinos à haute énergie provenant de tout le cosmos.

La collaboration de Rojo prévoit de poursuivre l'exploration du proton en recherchant un déséquilibre entre les quarks charmés et les antiquarks. Et des constituants plus lourds, comme le quark top, pourraient faire des apparitions encore plus rares et plus difficiles à détecter.

Les expériences de nouvelle génération rechercheront des fonctionnalités encore plus inconnues. Les physiciens du Laboratoire national de Brookhaven espèrent lancer le collisionneur électron-ion dans les années 2030 et reprendre là où HERA s'est arrêté, en prenant des instantanés à plus haute résolution qui permettront les premières reconstructions 3D du proton. L'EIC utilisera également des électrons en rotation pour créer des cartes détaillées des spins des quarks et des gluons internes, tout comme le SLAC et HERA ont cartographié leurs impulsions. Cela devrait aider les chercheurs à enfin déterminer l'origine du spin du proton et à répondre à d'autres questions fondamentales concernant cette particule déroutante qui constitue l'essentiel de notre monde quotidien.

 

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Info: https://www.quantamagazine.org/ - Charlie Bois, 19 octobre 2022

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