La matière. Club d'astronomie de Louviers 2018

Transcription

1 La matière

2 Qu'est-ce que la matière? Est matière tout ce qui possède une masse. Affectée par la gravitation. La matière, on le sait aujourd hui, est composée de particules dites élémentaires. Mais avant

3 Histoire de l atome Alchimie Démocrite Aristote

4 Histoire de l atome En 1803 le chimiste britannique John Dalton 1 g d'hydrogène réagit avec 8 g d'oxygène pour former 9 g d'eau. Selon Dalton, ces résultats s'expliquent si l'on suppose que la matière est constituée des petites particules invisibles imaginées par les Grecs. Il fonda sa théorie sur l'existence de petites particules insécables, les atomes.

5 Histoire de l atome En 1832 Michael Faraday découvre la nature des liaisons entre les atomes Il fait passer un courant électrique dans une cuve remplie d'eau et constate que de l'hydrogène se dégage audessus de l'électrode négative tandis que de l'oxygène se dégage au-dessus de l'électrode positive.

6 Histoire de l atome Henry Cavendish Carl Wilhelm Scheele Lavoisier

7 Histoire de l atome Joseph John Thomson Il reçut en 1906 le prix Nobel de physique Il est à l'origine de la découverte de l'électron. Thomson avança en 1898 la théorie du «plum-pudding» ou «pain aux raisins» sur la structure atomique.

8 Histoire de l atome La matière est constituée de beaucoup de vide Ernest Rutherford

9 Histoire de l atome 1913 Niels Bohr. Un modèle atomique comparable au système solaire. Au centre, à la place du Soleil, un noyau autour duquel gravitent (tournent) des électrons Modèle planétaire.

10 Histoire de l atome 1925 Werner Heisenberg. Il démontre qu'il est impossible de connaître en même temps la vitesse et la position de l'électron. C est la mécanique quantique. Nuage électronique.

11 Histoire de l atome 1932 La découverte du neutron par Chadwick 1932 La composition de l'atome sera définitivement établie. Le noyau apparaît comme un assemblage de "grains de matière" positifs et neutres, appelés respectivement "protons" et "neutrons", le tout baignant dans un nuage électronique. Première photographie de l orbital de l atome d Hydrogéne 2013

12 L atome Le plus petit film au monde : A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie

13 L atome Composition de l atome Baryons (protons et neutrons) et d électrons. Le diamètre estimé d'un atome est compris entre 62 pm (6, m) pour l'hélium et 596 pm (5, m) pour le césium. le noyau d'un atome d'hydrogène est environ fois plus petit que l'atome d'hydrogène lui-même. Un atome est donc très petit : il y a onze milliards de milliards d'atomes de fer dans un milligramme de fer! La masse d'un nucléon = 1, kg. La masse d'un électron = 9, kg. Ainsi, 99,97 % de la masse d'un atome est dans son noyau La Matière est principalement constituer de vide. si on supprimait le vide qu'il y a autour des noyaux des atomes, la Terre pourrait tenir dans une sphère de seulement 150 m de rayon!

14 L atome

15 Les particules élémentaires??

16 Les particules élémentaires Le Modèle Standard. Les fermions ou particules de matière. Les fermions sont divisés en deux familles : les quarks et les leptons. Les bosons de jauge qui sont les particules support des interactions élémentaires

17 Les particules élémentaires Les particules élémentaires de matière ou fermions Il existe ainsi trois familles de fermions élémentaires Les propriétés sont identiques, la seule différence entre ces familles étant la masse. Cette structure est pour l'instant totalement inexpliquée. La première famille constitue la matière ordinaire Les quarks sont liés entre eux par l'interaction forte qui se manifeste par échanges de gluons. les autres familles ne sont présentes que dans les rayons cosmiques et lors de collisions dans des accélérateurs de particules.

18 Les particules élémentaires Les particules élémentaires d'interaction ou Bosons de jauge l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. l'interaction électromagnétique, responsable de l'électricité, du magnétisme, de la lumière ou encore des réactions chimiques et biologiques. l'interaction nucléaire faible, responsable de la radio-activité β, qui permet au Soleil de brille. la gravitation, responsable de la pesanteur, de la marée ou encore des phénomènes astronomiques Interaction Théorie courante Médiateurs Puissance relative approximative Rayon d'action (m) Forte Électromagnétique Chromodynamique quantique (QCD) Électrodynamique quantique (QED) 8 gluons 1 2, photon 10-2 Faible Théorie électrofaible W +, W -, Z Gravitation Relativité générale graviton (postulé) 10-40

19 La matière dans l univers Composition de l Univers

20 La matière dans l univers Répartition de la matière visible et sombre dans l Univers Nombre atomique Élément Fraction de masse en pourcentage Fraction de masse en partie par million 1 Hydrogène 73,9 % Hélium 24 % Oxygène 1 % Carbone 0,5 % Néon 0,1 % Fer 0,1 % Azote 0,1 % Silicium 0,07 % Magnésium 0,06 % Soufre Club d'astronomie de Louviers 0, % 440

21 La matière dans l univers

22 La matière dans l univers Nucléosynthèse stellaire

23 La matière dans l univers Hubert Reeves répond D'où vient la matière de notre système solaire

24 La matière Qu est-ce que la matière?

25 La matière Comment s est créée la matière?