Particule - Particle

Les soudeurs à l'arc doivent se protéger des étincelles de soudage , qui sont des particules métalliques chauffées qui s'envolent de la surface de soudage.

Dans les sciences physiques , une particule (ou corpuscule dans les textes plus anciens) est un petit objet localisé auquel peuvent être attribuées plusieurs propriétés physiques ou chimiques , telles que le volume , la densité ou la masse . Ils varient considérablement en taille ou en quantité, des particules subatomiques comme l' électron , aux particules microscopiques comme les atomes et les molécules , aux particules macroscopiques comme les poudres et autres matériaux granulaires . Les particules peuvent également être utilisées pour créer des modèles scientifiques d'objets encore plus gros en fonction de leur densité, comme des humains se déplaçant dans une foule ou des corps célestes en mouvement .

Le terme particule a un sens plutôt général et est affiné selon les besoins de divers domaines scientifiques. Tout ce qui est composé de particules peut être qualifié de particulaire. Cependant, le nom particulaire est le plus souvent utilisé pour désigner les polluants dans l' atmosphère terrestre , qui sont une suspension de particules non connectées, plutôt qu'une agrégation de particules connectées .

Propriétés conceptuelles

Les particules sont souvent représentées par des points . Cette figure pourrait représenter le mouvement des atomes dans un gaz , des personnes en foule ou des étoiles dans le ciel nocturne .

Le concept de particules est particulièrement utile lors de la modélisation de la nature , car le traitement complet de nombreux phénomènes peut être complexe et impliquer également des calculs difficiles. Il peut être utilisé pour faire des hypothèses simplificatrices concernant les processus impliqués. Francis Sears et Mark Zemansky , dans University Physics , donnent l'exemple du calcul du lieu d'atterrissage et de la vitesse d'une balle de baseball lancée en l'air. Ils dépouillent progressivement la balle de baseball de la plupart de ses propriétés, en l' idéalisant d' abord comme une sphère lisse et rigide , puis en négligeant la rotation , la flottabilité et la friction , réduisant finalement le problème à la balistique d'une particule ponctuelle classique . Le traitement d'un grand nombre de particules est du domaine de la physique statistique .

Taille

Les galaxies sont si grandes que les étoiles peuvent être considérées comme des particules par rapport à elles

Le terme « particule » est généralement appliqué différemment à trois classes de tailles. Le terme particule macroscopique fait généralement référence à des particules beaucoup plus grosses que les atomes et les molécules . Celles-ci sont généralement résumées sous forme de particules ponctuelles , même si elles ont des volumes, des formes, des structures, etc. Des exemples de particules macroscopiques incluent de la poudre , de la poussière , du sable , des débris lors d'un accident de voiture ou même des objets aussi gros que les étoiles. d'une galaxie .

Un autre type de particules microscopiques fait généralement référence à des particules de tailles allant des atomes aux molécules , telles que le dioxyde de carbone , les nanoparticules et les particules colloïdales . Ces particules sont étudiées en chimie , ainsi qu'en physique atomique et moléculaire . Les plus petites particules sont les particules subatomiques , qui font référence à des particules plus petites que les atomes. Ceux-ci incluraient des particules telles que les constituants des atomes – protons , neutrons et électrons – ainsi que d'autres types de particules qui ne peuvent être produites que dans des accélérateurs de particules ou des rayons cosmiques . Ces particules sont étudiées en physique des particules .

En raison de leur taille extrêmement petite, l'étude des particules microscopiques et subatomiques relève du domaine de la mécanique quantique . Ils présenteront des phénomènes démontrés dans la particule dans un modèle de boîte , y compris la dualité onde-particule , et si les particules peuvent être considérées comme distinctes ou identiques est une question importante dans de nombreuses situations.

Composition

Un proton est composé de trois quarks .

Les particules peuvent également être classées selon leur composition. Les particules composites font référence à des particules qui ont une composition , c'est-à-dire des particules constituées d'autres particules. Par exemple, un atome de carbone 14 est composé de six protons, huit neutrons et six électrons. En revanche, les particules élémentaires (également appelées particules fondamentales ) font référence à des particules qui ne sont pas constituées d'autres particules. Selon notre compréhension actuelle du monde , il n'en existe qu'un très petit nombre, comme les leptons , les quarks et les gluons . Cependant, il est possible que certaines d'entre elles se révèlent être des particules composites après tout , et semblent simplement élémentaires pour le moment. Alors que les particules composites peuvent très souvent être considérées comme ponctuelles , les particules élémentaires sont véritablement ponctuelles .

État de celui-ci

Les particules élémentaires (comme les muons ) et composites (comme les noyaux d' uranium ) sont connues pour subir une désintégration particulaire . Ceux qui ne le font pas sont appelés particules stables, comme l' électron ou un noyau d' hélium-4 . La durée de vie des particules stables peut être infinie ou suffisamment grande pour empêcher les tentatives d'observation de telles désintégrations. Dans ce dernier cas, ces particules sont dites " observationnellement stables ". En général, une particule se désintègre d'un état de haute énergie à un état de basse énergie en émettant une certaine forme de rayonnement , telle que l'émission de photons .

Simulation à N corps

En physique numérique , N simulations -Body (également appelé N - particules simulations) sont des simulations des systèmes dynamiques de particules sous l'influence de certaines conditions, comme étant soumis à la gravité . Ces simulations sont très courantes en cosmologie et en dynamique des fluides numérique .

N désigne le nombre de particules considérées. Comme les simulations avec un N plus élevé sont plus gourmandes en calculs, les systèmes avec un grand nombre de particules réelles seront souvent approximés à un plus petit nombre de particules, et les algorithmes de simulation doivent être optimisés par diverses méthodes .

Répartition des particules

Exemples de dispersion colloïdale stable et instable.

Les particules colloïdales sont les composants d'un colloïde. Un colloïde est une substance microscopiquement dispersée uniformément dans une autre substance. Un tel système colloïdal peut être solide , liquide ou gazeux ; ainsi qu'en continu ou dispersé. Les particules en phase dispersée ont un diamètre compris entre environ 5 et 200 nanomètres . Les particules solubles plus petites que cela formeront une solution par opposition à un colloïde. Les systèmes colloïdaux (également appelés solutions colloïdales ou suspensions colloïdales) font l'objet de la science des interfaces et des colloïdes . Les solides en suspension peuvent être contenus dans un liquide, tandis que les particules solides ou liquides en suspension dans un gaz forment ensemble un aérosol . Des particules peuvent également être en suspension sous forme de particules atmosphériques , ce qui peut constituer une pollution de l'air . De plus grosses particules peuvent également former des débris marins ou des débris spatiaux . Un conglomérat de particules solides et macroscopiques discrètes peut être décrit comme un matériau granulaire .

Voir également

Les références

Lectures complémentaires