brelans (32) : les interactions élémentaires

Les groupes de trois cartes correspondent aux interactions les plus simples qui peuvent exister entre particules élémentaires; nous pouvons les désigner sous le terme d’interactions élémentaires.

Ils représentent les différentes possibilités de transformer une particule en deux autres en prenant en compte les lois de la physique concernant les combinaisons possibles entre les codes attachés aux trois particules.

La majorité de ces transformations ne peuvent pas vérifier les lois de conservation de l’énergie et de l’impulsion entre les systèmes existant avant et après le transformation. Nous verrons que les quintes peuvent également vérifier ces contraintes.

Notons également que, bien qu’autorisées, certaines transformations sont cependant impossibles car il existe des limitations issues des cartes disponibles dans le paquet (en particulier le fait qu’il n’y ait pas de cartes identiques sauf pour le Z0 et le photon).

De telles limitations disparaissent si l’on utilise le jeu électronique « Quark Clash ».

Règles pour former un brelan:

Quatre règles doivent être respectées pour former un brelan. Elles sont résumées ci-dessous et vous pouvez trouver ici des explications simples pour les mettre en œuvre.

  1. une des trois cartes doit être une carte blanche (force);
  2. on doit  pouvoir former deux groupes (départ et arrivée), contenant respectivement une et deux cartes, pour lesquels les symboles et la couleur sont conservés lorsque l’on passe de l’un à l’autre;
  3. les deux cartes qui ne sont pas une force doivent appartenir à la même famille, à la même antifamille ou bien à une famille et à son antifamille associée. Exception: si la carte blanche est un W et si les deux autres cartes sont colorées, ces dernières peuvent alors appartenir à des familles et des antifamilles différentes.Cette exception est matérialisée sur les cartes des W par une lettre « F » colorée en vert, bleu et rouge
  4. si la force est le photon les deux autres particules doivent être chargées (ampoule allumée).

 On peut considérer qu’une particule initiale se transforme en deux autres ou bien, en prenant la réaction dans l’autre sens, que deux particules fusionnent pour en former une troisième.

Comment mettre en pratique la conservation de la couleur et des symboles entre la carte de départ et les deux autres cartes ? Pour cela, il suffit d’ajouter les couleurs et les symboles des deux cartes et de comparer le résultat à la couleur et au symbole de l’autre carte. Dans ces additions on utilise les conventions suivantes :

  • la somme d’un symbole et du même, dirigé en sens opposé, donne zéro.
  • la somme d’une couleur et de son anticouleur correspondante donne zéro. En pratique il n’est pas nécessaire de distinguer entre couleur et anti-couleur, la conservation des symboles implique que l’on a soit la couleur ou l’anticouleur.
  • les cartes blanches et grises comptent pour zéro au niveau couleur

 

Exemples de « brelans au W »:

Voici quelques exemples de 3 cartes (brelans) obtenus avec le W+ comme force permettant l’interaction.

brelan_w

Dans tous les cas la couleur rouge ou bien antirouge (rouge quadrillée) est conservée entre la carte de départ et les 2 cartes résultant de la transformation. Dans l’exemple e) c’est le W+ qui se transforme en quark up et en antiquark étrange. Le rouge et l’antirouge s’additionnant pour donner du blanc, on retrouve bien la couleur blanche du W. Vous pouvez vérifier que le(s) symbole(s) de la carte initiale se retrouvent sur les cartes finales.

Dans les exemples a), c), d) et f) la transformation a lieu entre cartes d’une même famille ou antifamille ou bien entre famille et antifamille correspondantes (« plume » et « méplu » par exemple). Cela est indispensable pour d) et f) par contre on peut utiliser des familles ou des antifamilles différentes si les cartes sont colorées comme pour b) et e).

Brelans « au Z », « au photon » ou « au Higgs »:

Ces trois cartes possèdent les mêmes paires de symboles et leur comportement dans le jeu est similaire avec toutefois la restriction que les cartes associées à un photon doivent être chargées (règle 4) .

Ces trois cartes peuvent interagir soit avec les filets soit avec les crochets (mais pas en prenant un filet et un crochet). Comme les deux symboles dans une paire sont identiques et dirigés dans des directions opposées, l’interaction ne change pas les symboles de la carte initiale (comme le faisaient les W). D’autre part, l’interaction n’ayant lieu qu’à l’intérieur d’une même famille ou antifamille (règle 3), en pratique, la nature de la particule initiale est inchangée.

Comme dans le jeu il n’existe pas deux cartes identiques pour représenter les constituants, l’interaction suivante:

 z_impossible

est impossible à réaliser en pratique bien qu’elle soit parfaitement autorisée entre ces particules.

Dans le jeu, les brelans induits par un Z0, un photon ou bien le boson de Higgs sont les équivalents  des « brelans au W » des exemples e) et f) dans lesquels la particule de force se transforme en une particule et une antiparticule.

brelan_z

Exemples de « brelans au Z0« , on obtient des combinaisons similaires en remplaçant le Z0 par un photon ou un boson de Higgs. Pour les photons, l’exemple c) est impossible car les neutrinos sont des particules neutres. Dans les exemples a) et c), le Z0 interagit par ses crochets alors que dans les exemples b) et d) il utilise les filets.

Exemples de brelans avec trois forces:

Les forces peuvent également interagir entre elles, les bonnes combinaisons s’obtiennent en appliquant les règles précédentes.

Bien qu’autorisées dans la Nature, certaines combinaisons ne peuvent pas etre réalisées à cause des limitations apportées par le paquet de cartes comme, par exemple:

trois_forces_imp

La combinaison de l’exemple a) ne peut pas être réalisée car nous n’avons que 2 cartes Z0 dans le jeu. Pour la combinaison b) nous ne disposons que d’une carte « boson de Higgs ». Pour la combinaison c) nous n’avons qu’une carte W.

Vous trouverez ci-dessous des exemples de brelans obtenus avec trois forces.

trois_forces

Brelans possibles avec trois forces. Dans l’exemple c), le photon initial peut-être remplacé par un Z0 ou bien un boson de Higgs.

Résumés des brelans possibles:

Nous indiquons ci-dessous les combinaisons possibles de trois cartes en représentant la force par un « F » et les deux autres cartes qui peuvent être rouges ou grises par un rectangle vide.

types_brelans

 Ces transformations peuvent être lues dans l’autre sens (deux cartes fusionnent pour en donner une). Pour être valables ces brelans doivent satisfaire à la conservation des symboles et des couleurs entre les deux membres de la transformation, ainsi qu’aux restrictions imposées par les règles 3 et 4.