Les quarks.

Les ondes sur l'axe se détruisent entre les électrons, mais elles s'additionnent au-delà.

Les ondes sur l'axe s'additionnent entre les électrons, mais elles se détruisent au-delà.

On en déduit qu'il existe certainement un point d'équilibre entre les deux positions.

On montre ci-dessus que si deux électrons sont très rapprochés, ce sont leurs ondes stationnaires qui se composent. Cela produit des champs gluoniques, qui comportent donc théoriquement quatre trains d'ondes progressives cumulés et qui peuvent s'étendent soit entre les électrons, soit delà d'eux. En pratique, ils alternent certainement entre les deux positions autour d'un point d'équilibre intermédiaire, pour finalement se stabiliser. Il pourrait tout aussi bien s'agir d'un couple électron-positron. Cela produit un quark. Les électrons étant très rapprochés, la puissance de ce phénomène est énorme, bien supérieure à celle des champs électrostatiques, et elle justifie parfaitement la force nucléaire. C'est ce que montrent les diagrammes ci-dessus.

Autrement, les ondes progressives que les électrons émettent à plus grande distance produisent nécessairement des ondes stationnaires uniquement dans l'espace intermédiaire, et jamais au-delà d'eux : ce sont des champs électrostatiques. Alors le résultat est très différent :

Le champ électrostatique, dit "biconvexe".

Puisqu'elles se produisent à grande distance, ces ondes stationnaires n'ont pas la puissance des quarks.

Pour découvrir la véritable structure du quark, puis de celle du proton, il a fallu faire tout un cheminement en se guidant sur de nombreux indices qui ont été glanés par les scientifiques. La découverte des quarks par M. Murray Gell-Mann, vers 1960, constituait certes une étape importante, mais toutes ces considérations poétiques sur des saveurs ou des couleurs, même si elles sont délibérées, reflètent certainement ses incertitudes. Au lieu d'affronter cet univers vaporeux et évanescent, ceux qui ont les deux pieds sur terre aimeraient savoir à quoi ils ont affaire exactement.

Vers une explication simple, logique et cohérente.

C'est pourquoi je propose une structure plus réaliste et plus claire du phénomène. Ce site comporte de nombreuses pages que je tiens pour certaines, par exemple celles qui parlent de l'électron, des transformations de Lorentz, de la Relativité de Lorentz ou de mon Scanner du Temps. Au contraire, je me risque ici à formuler une simple hypothèse qui me paraît vraisemblable, mais que reste à vérifier. Il en sera de même des pages sur les protons et les atomes, puisqu'elles sont fondées sur la même hypothèse.

Il faut insister sur le fait qu'en 1964, Murray Gell-Mann avait nommé sa théorie The Eightfold Way, soit en français "le noble octuple sentier". Il s'agit d'une allusion à un symbole bouddhiste tenant le chiffre huit en haute estime. Sa théorie résolument basée sur l'octaèdre régulier indique que toute particule plus lourde qu'un quark est construite à l'aide de quarks. Les compte-rendus donnent à penser que le proton et le neutron doivent avoir une structure à huit faces ou à huit sommets. C'est le cas du cube et de l'octaèdre, et le proton présenté dans ces pages correspond précisément à ces deux structures. Jusqu'ici, tout m'indique qu'il est sur la bonne voie.

Et puisqu'il est question d'un cube, il faut aussi faire le lien avec l'hypothèse du grand chimiste américain Gilbert Newton Lewis (1875-1946). Ce dernier avait noté dès 1902 que les liaisons chimiques pouvaient s'expliquer en présumant que les électrons périphériques d'un atome étaient disposés sur les huit sommets d'une cube. C'était avant que Rutherford et Bohr ne viennent torpiller le modèle de Thompson, surnommé plum pudding, en prétendant à tort que les électrons devaient tourner autour du noyau de l'atome. Il s'agissait en fait d'une idée du Japonais Hantaro Nagoaka, émise en 1904. Personnellement, je crois plutôt que les électrons occupent une position fixe sur chaque couche atomique et que cette structure a un lien avec la diffraction et le nombre de Fresnel.

Mais d'un autre côté, s'il apparaît exact que toute particule plus lourde qu'un quark est faite de quarks, la brique élémentaire capable de construire n'importe quelle autre particule n'est pas le quark, mais bien l'électron. C'est tout simplement parce que selon moi, un quark n'est rien d'autre qu'une paire d'électrons ou de positrons, ou encore un couple électron-positron.

L'espace qui les sépare équivaut au diamètre du proton, et il vaut vraisemblablement entre dix et mille fois la longueur d'onde de l'électron. De cette manière cet espace se remplit d'un puissant champ gluonique fait d'ondes stationnaires planes, dont la masse est au moins cent fois plus grande que celle d'un seul électron. À cause de la présence puissante et envahissante de ces champs gluoniques, qui forment à eux seuls l'essentiel de la masse d'un quark ou d'un proton, et dont la période au centre est d'ailleurs déphasée selon pi / 2, les électrons y sont méconnaissables.

L'octaèdre régulier.

C'est plutôt dans le proton et le neutron qu'on retrouve l'octaèdre régulier si cher à Gell-Mann, qui permet ensuite à des particules encore plus lourdes, y compris les différents noyaux atomiques, de s'assembler. De plus, on sait que la couche de valence d'un atome comporte un maximum de huit électrons, ce qui renforce l'idée d'une structure rayonnante à huit côtés ou encore à huit vecteurs. En effet, il ne faut pas perdre de vue qu'on a affaire à une source centrale composée de plusieurs émetteurs d'ondes, les électrons, et que tout rayonnement composite de ce genre comporte des directions privilégiées. Mais d'un autre côté, il est évident que les électrons de valence chercheraient plutôt à éviter ces directions privilégiées, où le rayonnement est très puissant. Ils devraient plutôt se blottir dans une zone d'ombre. Il ne faut pas chercher longtemps pour repérer la structure rayonnante correspondante :

Six émetteurs sont disposés sur les sommets d'un octaèdre régulier.

Le rayonnement composite qui en résulte produit huit zones d'ombre vaguement coniques.

Cette structure permet de justifier la présence de huit électrons de valence au maximum.

Elle concorde aussi avec les observations de Murray Gell-Mann à propos de l'octaèdre régulier.

Le problème apparaît finalement très simple : il s'agissait de repérer le diagramme de rayonnement composite tous azimuts le plus simple possible qui produise exactement huit zones d'ombre. Voilà donc un indice capital qui permet de retrouver la structure d'un quark.

Quels sont les autres indices qui permettent de retrouver la structure d'un quark ?

Parce que les quarks ne survivent pas à l'état libre, il faut les observer à l'intérieur d'un proton ou d'un neutron. Alors ils présentent toutes sortes de propriétés bizarres, et ils sont tellement insaisissables qu'on peut même se demander s'ils existent vraiment. Pourtant, on dispose de nombreux indices qui permettent de remonter de l'électron jusqu'à l'atome complet. Bien évidemment, on peut se demander d'abord et avant tout comment la matière a pu se former à l'origine, en supposant qu'il n'existait qu'un éther rempli d'ondes. Dans un premier temps, les électrons et les positrons ont dû apparaître par la composition de ces ondes. Ensuite, il faut examiner comment ces électrons et ces positrons ont pu former des quarks. C'est d'ailleurs bien connu qu'ils peuvent former des quarks à la suite d'une collision. Le seul point discutable de la théorie actuelle est qu'ils doivent obligatoirement s'anéantir avant l'apparition du quark. Je pense plutôt qu'ils subsistent à l'intérieur du quark mais qu'ils y deviennent difficiles à repérer.

Ces indices sont présentés à la page sur une théorie de l'évolution révisée. On peut présumer qu'à l'origine, la matière n'existait pas. Ce sont les électrons et les positrons qui se sont sans doute d'abord formés spontanément, et ceux-ci ont dû ensuite former spontanément des quarks capables de former toujours aussi spontanément des protons et des neutrons. La nature ne dispose pas d'un appareillage complexe et elle n'a pas d'autre choix que de faire simple, du moins dans ce qu'elle a de plus élémentaire. Il y a donc tout lieu de présumer que fondamentalement, la structure des protons et des neutrons doit être la plus simple possible.

Il s'agit en quelque sorte d'appliquer la loi de la simplicité, une sorte de "principe de moindre action" si cher à Henri Poincaré. Dans ce contexte, deux électrons ou positrons suffisent à produire un quark, et trois quarks suffisent à produire un neutron, ce que Gell-Mann avait d'ailleurs observé. On obtient ceci :

Voici la structure la plus simple capable de justifier les propriétés de l'atome.

Les trois quarks sont entrecroisés sur les trois axes de Descartes.

On obtient un neutron.

On remarque que les trois quarks sont finalement beaucoup moins identifiables de cette manière. Les électrons produisent en réalité pas moins de douze quarks secondaires plus courts en plus des trois quarks primaires. Il y a en effet trois axes primaires et douze axes secondaires pour un total de quinze. Mais cette ambiguïté concorde assez bien avec les résultats hautement vaporeux qu'on obtient en réalisant les expériences. Il faut dire que le simple fait de projeter des électrons sur cet assemblage en modifie déjà les propriétés, par exemple en le faisant osciller, de sorte que les résultats sont déjà faussés à l'avance. On peut en dire autant de ce spin aux tiers qui ne fait que rendre plus obscur celui de l'électron lui-même, fort mal compris à l'heure actuelle.

Si la nature aime faire simple, l'électron au contraire est capable de tout. À l'intérieur de notre cerveau, il arrive même à penser. C'est le résultat d'une évolution lente mais efficace qui défie constamment la loi de l'entropie. Ainsi donc, l'évolution ne se limite pas aux espèces. Elle avait déjà fait des miracles bien avant l'apparition de la vie sur terre même s'il faut bien admettre que cette étape fut certainement la plus mystérieuse et la plus grandiose.

La force de Coulomb n'agit plus à très faible distance.

Ainsi, il faut d'abord comprendre ce qui se passe lorsqu'un électron et un positron sont attirés l'un par l'autre. Bien évidemment, il y a collision, et l'on sait déjà qu'une telle collision produit parfois des quarks, souvent par paires. On montre à la page sur la théorie de l'évolution qu'une telle collision peut non seulement former un quark, mais qu'elle peut en même temps produire une autre paire électron-positron de manière à former un quark et un anti-quark, ou encore une particule plus complexe à trois ou quatre éléments. À cause des six champs gluoniques, deux quarks entrecroisés peuvent sans doute survivre suffisamment longtemps pour annexer un troisième quark, de manière à former un neutron qui deviendra plus stable s'il se transforme en proton.

Un quark est donc vraisemblablement fait de deux électrons, et pas plus. Parce que le proton et le neutron contiennent deux sortes de quarks, soit up et down, on peut présumer que c'est dû à une différence de spin. En effet, si le spin devait être le même, il en résulterait un champ magnétique en présence du positron, qu'on suppose être présent à l'intérieur du proton. Ce champ magnétique est très vraisemblable car il permettrait à de nombreux protons de s'assembler à l'intérieur du noyau d'un atome en s'aidant de neutrons intermédiaires. L'absence ou la présence d'un tel champ magnétique suffit en tous cas à expliquer la masse différente des deux types de quark.

Il n'est pas possible à priori d'envisager un amas d'électrons capable de subsister sans se disperser. Nous avons appris qu'ils se repoussent. Pourtant, on sait très bien que des champs gluoniques apparaissent en même temps que les quarks et qu'ils sont suffisamment puissants pour vaincre la force électrostatique. D'un autre côté, il est évident que deux électrons qu'on met en présence doivent composer leurs ondes sur l'axe qui les unit. On en conclut qu'à faible distance, les électrons échappent à l'influence des champs électrostatiques pour se plier aux effets beaucoup plus intenses des champs gluoniques, qui agissent différemment. Ces champs puissants qui agissent comme de la colle (gluons) peuvent ensuite annexer tout ce qui bouge autour d'eux, quarks, électrons, positrons, et construire des particules plus lourdes au hasard. Ils peuvent tout aussi bien en être détruits, ce qui explique la vie courte d'un quark isolé.

Les champs de force se forment sur l'axe.

Selon Augustin Fresnel, l'addition des ondes en termes d'énergie se fait selon le carré de l'amplitude. Il en résulte finalement, mais sur cet axe seulement, une énergie quatre fois supérieure, ce qui devrait être compensé ailleurs par une énergie inférieure en raison de la loi de la conservation de l'énergie.

Cette addition peut se faire entre les électrons si la période coïncide. Toutefois, si la distance qui les sépare est augmentée ou réduite d'un quart d'onde, les ondes se détruiront entre les électrons, mais elles s'additionneront au contraire au-delà de chacun d'eux :

Si les ondes stationnaires se détruisent entre les deux électrons, elles s'additionnent au-delà.

Cette situation est la plus favorable puisque les champs externes d'étendent très loin, aussi loin que les électrons eux-mêmes.

Avec un peu d'attention, on remarque que les ondes de ces champs externes sont pratiquement concentriques.

Leur centre de courbure ne correspond plus à la distance des électrons, il correspond au centre du système.

Après amplification, ces ondes stationnaires agissent un peu comme un miroir de télescope.

Elles produisent donc une tache d'Airy exactement au centre, comme le montre le diagramme ci-dessous :

Elles y forment des ondes stationnaires en forme de cigare qui s'étend d'un électron à l'autre.

On est finalement en présence d'ondes stationnaires puissantes partout sur l'axe, au centre et de chaque côté.

On obtient au départ une "sphère" d'Airy parfaite d'une longueur d'onde de diamètre ressemblant à s'y méprendre à l'électron.

Selon le demi-angle d'ouverture, on a successivement : 180°, 120°, 90°, 60°, 45°, 30° et 15°.

À faible ouverture (focale sur diamètre : F / D), le diamètre de la tache varie selon le chiffre d'Airy : 2,44 * lambda * F / D

Un champ gluonique produit un effet d'attraction très intense partout sauf sur l'axe.

Ainsi donc, un quark est d'abord et avant tout un champ gluonique en forme de cigare très allongé, aux extrémités duquel se cachent deux électrons confinés à l'intérieur d'une zone où la radiation est pratiquement nulle. À l'intérieur d'un proton ou d'un neutron, les électrons des trois quarks sont par contre très affectés par la présence des cinq autres électrons, mais la structure à trois axes orthogonaux permet aux 15 champs gluoniques qui en résultent de les maintenir solidement en place.

On peut négliger l'effet Doppler.

Henri Poincaré a proclamé que les lois des phénomènes physiques sont (ou semblent) les mêmes quelle que soit la vitesse d'un ensemble à travers l'éther. On peut montrer que c'est à cause de l'effet Doppler, qui n'est perceptible qu'en fonction de la vitesse relative d'un autre système.

Pour cette raison il est inutile ici de présenter des diagrammes qui tiennent compte de l'effet Doppler. Ceux qui figurent ci-dessous ne montreront que des ondes concentriques, ce qui simplifiera les choses.

Un quark contient une paire d'électrons, mais un paire d'électrons n'est pas nécessairement un quark.

Une paire d'électrons ou une couple électron-positron peuvent produire tout un éventail de combinaisons et il semble opportun de le rappeler ici. Il peut exister différentes configurations et différents scénarios qui conduisent à des quarks différents, sans oublier certaines distances qui sont plus favorables que d'autres. Même la paire d'électrons qui produit un quark n'est pas un quark en soi, car il faut qu'elle soit complétée par un champ gluonique, qui ne se forme pas nécessairement. De plus, il peut se former un champ magnétique si l'ensemble contient des ondes stationnaires dont une partie vibre à la quadrature, tout dépendant de leur distance respective. Un tel champ magnétique peut sûrement créer une situation favorable à cause des effets d'attraction.

De plus, ce sont certainement les électrons et les positrons qui étaient à l'origine les plus susceptibles d'entrer en collision, mais puisque leurs ondes stationnaires se forment à des instants différents, elles ont peu de chances d'interagir. Toutefois, les ondes qu'ils émettent l'un vers l'autre continuent de produire un champ électrostatique dont la puissance atteint un maximum à une distance précise. Un tel champ présente des propriétés attractives tout comme le champ gluonique, de sorte que d'autres électrons ou positrons dans le voisinage peuvent venir participer à l'action et produire finalement des quarks. Il est clair que plusieurs couples électron-positron qu'on appelle positronium mis en présence les uns des autres conduisent à une situation hautement favorable à la création de quarks, qui pourrait ainsi alors avoir lieu par paires comme on l'observe souvent.

Le champ magnétique.

Le diagramme ci-dessous ne montre pas les ondes stationnaires des électrons ou des positrons. Il montre seulement les ondes qu'ils émettent, et les ondes stationnaires que ces ondes produisent. Voici comment les ondes émises par un électron et un positron se composent de manière à produire un champ électromagnétique :

Si l'électron et le positron sont plus rapprochés, ce sont leurs ondes stationnaires qui se composent.

La situation montrée ici dépend de la distance qui les sépare et ne se produit qu'une fois sur deux.

Il faut observer le sens unique des ondes de part et d'autre : on obtient deux pôles.

On obtient un effet identique si le champ gluonique interne vibre à la quadrature.

Certains quarks présentent donc un champ magnétique, mais pas tous.

Un tel champ magnétique peut aussi être créé grâce à l'ellipsoïde d'Airy dont on a parlé plus haut, et qui constitue la moitié interne du champ gluonique. En effet, la période des ondes stationnaires centrales dépend uniquement de la distance des ventres et des nœuds ondes stationnaires externes montrées ci-dessous. Si on les rapproche progressivement d'une longueur d'onde, elle effectue une rotation de phase d'une période complète. Puisqu'elle est en opposition de phase au départ (à cause du noyau de l'électron qui mesure une onde entière), on comprend qu'il suffit de rapprocher l'un des électrons d'un quart d'onde pour obtenir la quadrature désirée.

Le but de cette recherche est de trouver pourquoi un positron, qui vibre à la quadrature, peut demeurer stable à l'intérieur du proton. On sait qu'un électron est forcé de tourner autour des lignes de force d'un aimant et même autour de l'aimant lui-même si sa vitesse le permet. Il peut donc être capturé par un aimant. Mais il est aussi essentiel de faire en sorte que les ondes stationnaires présentes au centre du proton vibrent également à la quadrature, c'est à dire un quart de période en avance ou en retard sur celle des électrons.

Un déphasage d'un quart de période correspond à la période du positron.

On a vu que le fait de varier la distance entre les deux électrons d'une demi-onde suffit pour que les ondes stationnaires sur l'axe passe du centre à l'extérieur ou inversement. Si elles se situent à l'extérieur, on obtient le diagramme suivant :

Pour un espacement donné, les ondes stationnaires axiales se situent de part et d'autre des électrons.

Ces ondes stationnaires provoquent ensuite la formation d'un ellipsoïde d'Airy au centre.

La période des ondes de cet ellipsoïde dépend de la distance des ventres et des nœuds, et donc de la période des électrons.

Le fait d'éloigner ou de rapprocher les électrons d'un quart d'onde permet d'en arriver à un compromis.

En examinant attentivement le diagramme ci-dessus, on comprend que si deux électrons sont du même spin, la période de l'ellipsoïde d'Airy qui se formera au centre sera en opposition de phase. Mais si le spin diffère, le deux électrons vibrant donc en opposition de phase, ils devront se trouver une demi-onde plus loin ou plus près pour produire une situation semblable.

Dans les deux cas, il existe un compromis qui se situe un quart d'onde plus loin ou plus près, quel que soit le spin. Alors il est certain que des ondes stationnaires apparaîtront à la fois entre les électrons et de chaque côté. Cette situation intermédiaire pourrait fort bien représenter un point d'équilibre permettant au quark de se stabiliser. Mais en pareil cas, on peut avec un peu de concentration prévoir que la période de l'ellipsoïde central d'Airy, toujours présent mais plus faible, devrait correspondre à la quadrature.

Cela signifie qu'un positron du spin correspondant peut se situer au centre de ce système sans en être incommodé. S'il y a trois quarks entrecroisés, il y sera encore plus confortable. Ce quart d'onde, plus exactement une rotation de phase de pi / 2 au centre du proton ou du neutron, est nécessaire pour que le neutron puisse accueillir un positron en son centre. Il serait difficile d'expliquer autrement la similitude des deux particules et le fait que la charge du proton corresponde exactement à celle d'un électron. Cette particule faite de trois quarks peut être aussi bien un proton qu'un neutron, selon qu'il s'y trouve un positron ou non, mais la présence du positron pourrait nécessiter une transformation des quarks puisqu'on observe que la proportion up et down est inversée.

La désintégration bêta indique en effet que le proton peut dissimuler un positron, mais l'existence même de cette antiparticule en son sein n'est pas admise par la théorie actuelle, qui veut que ce soit plutôt l'un des quarks qui se désintègre en libérant un positron créé de toutes pièces. À mon avis, il est beaucoup plus simple de présumer que ce positron existait déjà et qu'il a été tout simplement libéré. Il est beaucoup plus difficile de justifier la création d'un électron, surtout quand on est incapable d'en faire une description physique convaincante.

L'amplification du champ gluonique.

On répète souvent dans ces pages que l'électron est amplifié par les ondes de l'éther, et que c'est pour cette raison qu'il ne s'évanouit pas après avoir rayonné toute son énergie. Il est sans cesse alimenté en énergie, et il doit donc la rayonner constamment. Ce phénomène peut s'expliquer et se démontrer expérimentalement par un effet de lentille.

Puisque le champ gluonique est fait lui aussi d'ondes stationnaires, il est amplifié de la même manière. Mais au contraire de l'électron, qui possède un anti-nœud central relativement petit, le champ gluonique fait plusieurs longueurs d'onde de diamètre et possiblement des millions de longueurs d'onde de longueur, ce qui fait qu'il peut accumuler beaucoup plus d'énergie qu'un électron.

Un aperçu de la masse des champs gluoniques.

On a vu que la masse des quinze champs gluoniques du proton est telle qu'elle constitue la quasi-totalité de sa masse totale. On sait que la masse du proton atteint 1836 fois celle d'un seul électron alors que selon la présente étude il ne contient que six électrons et un positron. Tout le reste doit donc être attribué aux champs gluoniques.

Le fait d'entrecroiser trois quarks primaires permet aux électrons de produire douze autres quarks et champs gluoniques secondaires, dont l'axe a une longueur inférieure selon le cosinus de 45°, c'est à dire 0,707.

Sachant que le volume d'un ellipsoïde vaut : (4/3) * pi * R1 * R2 * R3, on trouve que le volume des champs gluoniques secondaires doit être presque trois fois plus faible que celui des champs primaires, soit 2,828. Leur masse devrait donc valoir respectivement 90 fois et 250 fois celle d'un électron.

Mais il ne s'agit bien sûr que de simples suppositions...