Boson W et radioactivité à l'échelle des particules

Au niveau des particules élémentaires qui composent les atomes, la radioactivité apparait comme un mécanisme qui utilise comme particule médiatrice un boson chargé W. Lorsqu'un proton (charge électrique +1) se transforme en neutron (charge électrique nulle) ou l'inverse, le phénomène suivant se produit : un quark u d'un proton (contenu en quark =uud) émet un W+ et devient un quark d, le proton se changeant donc un neutron (=udd) ; la désintégration du W+ qui suit donne un positron (e+) et un neutrino νe. Dans l'autre processus radioactif qui voit un neutron donner un proton, un quark d se transforme en quark u avec l'émission d'un W-, puis le W- se désintègre en un électron (e-) et un antineutrino νe.

Nous pouvons illustrer ces processus par un diagramme de Feynmann, un outil avec lequel vous pourrez vous familiariser plus loin dans le parcours Z. Un diagramme de Feynmann permet de réprésenter un processus de physique des particules : une ligne droite représente une particule de matière, un ligne ondulée une particule médiatrice d'une l'interaction et au point d'intersection entre différentes lignes une transformation a lieu. Dans cette convention, le temps s'écoule de gauche à droite.

Le diagramme ci dessus montre un neutron (charge électrique nulle) se transformant en un proton (charge électrique +1): un quark d du neutron (contenu en quark =udd) se transforme en quark u avec l'émission d'un W-, le neutron se changeant donc proton (=uud). La désintégration du W- qui suit donne un électron (e-) et un antineutrino νe. Ce processus est appelé désintégration Bêta. Vous remarquerez que la charge électrique totale est conservée dans la désintégration, ainsi que le veulent les lois de conservation pour tout processus physique.

Pour obtenir davantage d'informations sur le rôle de la particule W, suivez le Parcours W.

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