Quark Clash

Ce jeu est téléchargeable gratuitement (la dernière version est 1.0, installée le 13 Octobre 2016).

Si vous n’êtes pas familier avec la physique des particules consultez, pour débuter, la fable de la sardine et de la carotte ainsi que les règles pour les non-physiciens qui vous permettront de jouer et de pénétrer progressivement dans le monde des particules élémentaires.

À l’origine des forces.

« Quark Clash » propose une découverte du monde des particules élémentaires par la réalisation de transformations d’une particule élémentaire en une autre sous l’effet d’une force qui résulte, elle-même, de l’action… d’une troisième particule élémentaire.

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L’image ci-dessus illustre l’interaction entre deux électrons (e) sous l’effet de la force électromagnétique. Cette dernière est transmise de l’un à l’autre par un photon (γ). L’interaction peut être décomposée en deux parties représentées par les ellipses jaune et bleue dans lesquelles trois particules élémentaires sont présentes au même instant et au même point (interaction dite ponctuelle). Dans chacune d’elles on trouve : un des deux électrons avant l’interaction, ce même électron après l’interaction et le photon qui réalise l’interaction.

On peut par, exemple, considérer que l’ellipse jaune correspond à la transition: e → e γ dans laquelle l’électron du haut, initial, rayonne un photon, et l’ellipse bleue à l’absorption de ce photon par l’électron initial du bas :   e γ → e. En réalité une telle distinction entre les deux électrons de départ est arbitraire et l’on ne sait pas quel est l’électron qui émet le photon. Les deux possibilités sont prises en compte lorsque l’on calcule cette réaction. Cependant, ce que nous retiendrons, c’est la notion d’interaction ponctuelle impliquant trois particules qui est le mécanisme élémentaire pour décrire les interactions. Quelques remarques techniques sur ce point sont disponibles ici.

Avec Quark Clash vous explorez toutes les manières dont toutes les particules élémentaires interagissent en apprenant à réaliser ces « jonctions » de trois particules. Il s’agit des éléments de base qui sont à l’origine de l’organisation de la matière en objets plus complexes ainsi que de la transformation des particules élémentaires  les plus lourdes vers de plus légères (radioactivité).

On réalise de telles combinaisons, de trois particules, en considérant que chacune d’elles possède un code qui indique la manière dont elle peut interagir avec ses voisines. Seules certaines combinaisons des trois codes sont possibles.

Il a fallu environ un siècle pour identifier l’ensemble des particules élémentaires et déchiffrer ces codes. Il ne vous faudra que quelques minutes pour les connaître.

Dans « Quark Clash » l’ensemble des particules connues est proposé et leurs codes sont représentés soit par des couleurs ou bien par deux symboles. Des règles simples indiquent comment combiner les codes afin de réaliser les « bonnes » combinaisons.

Les règles sont également disponibles en ligne ainsi qu’un tutorial et un « training » pour apprendre à réaliser les combinaisons correctes (en Anglais).

Les liens entre ce jeu et la physique sous-jacente sont expliqués dans la rubrique  «  Quark Clash » et la physique des particules ainsi que dans un document, en Anglais également, disponible en ligne.

La revue « Élémentaire », écrite par des chercheurs, et en accès libre, donne un panorama de la physique des particules depuis les atomes jusqu’au boson de Higgs.

Les associations de trois particules élémentaires sont les éléments de base qui permettent d’expliquer des réactions plus complexes, intervenant dans les jeux :

« Quark Poker » et « Collision ».

Pour toutes questions sur le jeu ou sur la physique des particules élémentaires veuillez envoyer un message.

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L’exemple ci-dessus illustre la transformation d’un quark top rouge en quark bottom, rouge également, sous l’effet de l’interaction faible transmise par le W+. La réaction peut s’écrire: top(rouge) → bottom(rouge) + W+. Les codes qui interviennent sont représentés par la couleur des cartes et la forme des symboles (triangle et rectangle incomplets) situés en haut et à droite de chaque image. Une réaction « valable » se traduit simplement par la conservation de la couleur et des symboles comme nous le détaillons dans les règles.