La nature conna

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La nature connaît-elle la différence entre PASSE
et FUTUR ?
?
Les êtres vivants, OUI
Les processus physiques complexes,
OUI (entropie, frottement, systèmes à grand
nombre de particules)
Mais les processus physiques simples usuels,
(pendule simple) NON
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La mécanique classique, ou lélectricité, ne
connaissent ni passé ni futur, ni gauche ni
droite . nies
Les particules élémentaires. Distinguent gauche
et droite, passé et futur
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Les Interactions faibles ne respectent rien...
Avant de parler du renversement du temps,
parlons de la symétrie entre gauche et droite
n ---gt p e- ne
Le Neutron nest pas stable mais a une vie
moyenne de 15 minutes,
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Le neutron se comporte comme un petit aimant,
En pratique, on nutilise pas un neutron isolé,
mais la désintégration du Cobalt 60Co --gt Ni e
anti-n
Co
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on loriente à laide dun électroaimant
bobiné à gauche ou à droite
Co
les électrons de la désintégration (rayonnement
b) ne devraient pas changer de direction si on
change le sens du bobinage .
Mais en réalité, la majorité des électrons sont
émisdans la direction opposée au spin,cest-à
dire dans unedirection qui dépend du sens du
bobinage
e-
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Les interactions faibles font la différence
entre GAUCHE et DROITE
Une autre façon de voir les choses Lexpérience
vue dans le miroir est-elle réalisable ???
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Ou encore si je vois un film dune expérience,
puis-je dire sil sagit duneimage dans un
miroir?
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Lexpérience vue dans le miroir ? Lexpérience
réalisée avec un appareil identique à celui vu
dans le miroir
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Ou encore si je vois un film dune expérience,
puis-je dire sil sagit duneimage dans un
miroir?
OUI!
Voir exemple
On parle de Violation de la PARITE (P) X
------gt -X
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Pouvons-nous donc conclure que, la symétrie P x
? -x étant violée, il en va de même (Einstein
relie x et t ) de la symétrie T t? -t ???
En fait non, et il nous reste encore des
surprises
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Anti - Matière
Matière
Ou
Méfions-nous des Antimartiens
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Matière
Anti-Matière
E2 m2c4 p2c2E ??(m2 c4 p2c2)
E m c2
Mécanique quantique
2 solutions E gt 0 , Elt0
E gt 0 création dune particule Ou destruction
dune antiparticule
E lt 0 destruction dune particule création dune
antiparticule
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Exemples dantiparticules
electron e- anti-électron postiron e
neutron n anti-neutron n proton
p anti-proton p- K K- K0 K0

Même masse Même spin Charge opposée Moment
magnétique (aimentation) opposé
Exemples dantiparticules
La symétrie C (charge) permute particule ?
antiparticule
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Particule et Antiparticule sannihilent On les
utilise aux accélérateurs (par ex., le CERN à
Genève)pour produire de nouvelles
particules,par exemple les vecteurs des
interactions faibles, Z et W
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Les interactions faibles respectent presque C P
Gauche ? Droite Particule ? Antiparticule
Méfions-nous desAntimartiens
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(No Transcript)
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Mais certaines réactions brisent même la symétrie
CP !
exemple
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Que lon parte de matière ou dantimatière, les
e sont toujoursles plus nombreux on définit
ainsi sans ambiguïté les e comme type d
ANTIMATIERE les autres définitions suivent.
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Mais certaines réactions brisent même la symétrie
CP !
On peut distinguer un Martien dun Antimartien
en toute sécurité
exemple
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Les interactions faibles brisent dont les
symétriesP x ? -x C Particule ?
Antiparticule Et respectent approximativement (ma
is pas complètement ) la symétrie conjugée C P

Quen est-il de T?
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Le théorème T C P Toute théorie locale est
invariante sous le produit des trois symétries
C particule ? antiparticuleP gauche ?
droiteT passé ?futur
CP ? T
Il sagit ici dune brisure FONDAMENTALE de T,
Sans rapport avec lentropie ,et au niveau même
dune seule particule!
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Le cobaye des symétries TCP la particule K
Cette particule est produite abondamment aux
accélérateurs, ainsi que son antiparticule,
lanti-K
Bien que ces particules soient neutres, on peut
différencierfacilement le K de lanti-K le
premier est par exemple produit en association
avec un K- , tandis que lanti K sera alors
accompagné dun K
De même, leurs désintégrations sont différentes
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La particule K peut nontamment - se
désintégrer, par exemple en p- e n - se
transformer en anti K
De même,lanti K peut de même
- se désintégrer,
notamment en p e- (anti n)
- se transformer en K
Si T était respecté, Proba( K ? anti K)
Proba(anti K ? K)
T?
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Un anti-K produit au centre du détecteur avec
dautres particules (K- ) se propage vers le
haut, puis se désintègre. La trace du K est
invisible,car il est neutre La désintégration,
avec un e (trajectoire représentée ici en rouge)
montre quil sest transformé en vol en K .
Lexpérience montre que la transition anit-K
vers K  est légèrement plus probable (de 0.6
)que la réciproque,
La physique microscopique nest donc pas
symétrique sous T
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La particule K peut nontamment - se
désintégrer, par exemple en p- e n - se
transformer en anti K
De même,lanti K peut de même
- se désintégrer,
notamment en p e- (anti n)
- se transformer en K
Si T était respecté, Proba( K ? anti K)
Proba(anti K ? K)
Lexpérience montre que Proba ( K ? anti K)
? Proba (anti K ? K)
T
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Mais on aimerait un test plus explicite Pour le
moment, lexpérience suivante nest pas encore
réalisée, mais les mesures progressent. Elle
fournira alors un test saisissant
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(No Transcript)
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• Le temps semble connaître trois  orientations 
• à priori indépendentes
• la flèche donnée par la tendance au désordre
  (entropie) (frottement, échauffement),très
  probablement lié au temps biologique
  (vieillissement) .
• Lorientation du temps liée à lexpansion de
  lUnivers on peut prendre le rayon de lUnivers
  comme une mesure de ce temps. Est-il lié au
  temps entropique?Que se passerait-il si on
  allait vers une contraction? (on sait que ce
  nest pas le cas)
• Le temps microscopique, pour qui les phénomènes
  sont simplement différents dans un sens du temps
  et lautre, sans notion de désordre dans un sens
  ou lautre

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Une autre conséquence de ces notions
Au début de lUnivers La gravité produit autant
de matière que dantimatière N matière N
anti-matière
Matière et antimatière sannihilent, Pour former
(entre autres) des photons g
Aujourdhui, nous ne voyons plus aucune
antimatière primordiale, Mais un excès de
matière subsiste
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Aujourdhui, nous ne voyons plus aucune
antimatière primordiale, Mais un excès de
matière subsiste
N matière - N anti-matière ng/10 000 000 000
Cette asymétrie, minuscule, cest toute la
matière de notre Univers (nous compris)
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Les 3 conditions du Dr Sakharov
Les interactions fondamentales peuvent expliquer
ce petit excès de matière!!
Non-conservation du nombre baryonique
Par exemple, le proton nest pas stable, mais
pourrait avoir un temps de vie de 1 000 000 000
000 000 000 000 000 000 000 années
Violation de la symétrie C P (particule-antipartic
ule)X(gauche-droite)
Situation de déséquilibre dans lévolution de
lUnivers
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Toutes ces conditions sont rencontrées dans la
physique des particules moderne, Mais
Ce serait le sujet dun autreexposé