9: De la neutralité

nav_1_theme_16_bhb

L’un des phénomènes les plus mal compris est celui de la neutralité des particules. Pour la physique actuelle, le neutron ne se distingue pas du proton dans l’atome, les deux particules étant interchangeables comme deux états d’un même objet : le nucléon. La charge électrique ne joue plus qu’un rôle d’étiquette qui distingue les deux états possibles P et N.

Dans le noyau, le neutron est-il vraiment neutre ? Le neutron dans l’atome n’est pas le même que le neutron libre. Il  n’est pas neutre car il se trouve à l’origine de la force nucléaire. Celle-ci existe lors de la relation  proton/ neutron dans l’atome. La neutralité électronique du neutron  est effective lorsqu’il se trouve en état de transition, après avoir été arraché à un atome. Quel rapport pouvons-nous établir entre cet état de décomposition et le constat de sa non réactivité E.M. ? Quelle est donc cause physique, matérielle,  qui différencie  l’état de charge E.M et nucléaire de l’état neutre ? Par ailleurs, qu’en est-il de l’action du neutron dans l’atome car si les deux particules étaient aussi interchangeables, on ne voit pas pourquoi il serait nécessaire de les distinguer – surtout par leur masse ?

Il faut réfléchir sur l’origine de la charge en analysant  son absence, et nous demander quelles sont les caractéristiques des particules neutres susceptibles de les distinguer. La question essentielle est de savoir pourquoi celles-ci ne possèdent pas de charge électrique, pourquoi leur passage n’est pas détectable dans une chambre à bulles (elle n’ionise pas les électrons) et pourquoi  elle reste quelque peu insensible à l’action d’un champ magnétique (Dans un champ magnétique non uniforme, si le spin du neutron est parallèle au champ, le neutron est renvoyé à la périphérie. Au contraire, si le spin est antiparallèle, on peut les confiner au voisinage de l’axe de la force. Sa trajectoire est une hélice qui s’enroule autour de l’axe.Il faut donc bien qu’il s’agisse de propriétés matérielles, d’une quelconque singularité attachée à sa matière, à sa substance, à des caractères dépendant de la nature de son mouvement, bref, il faut bien qu’il y ait une cause physique qui distingue les particules neutres de particules chargées.

Une propriété est frappante qui le distingue du proton et de l’électron : le neutron est dans une phase de transition,  dans un état de décomposition, en train de perdre de la masse pour donner deux particules qui sont elles mêmes chargées.

La physique distingue habituellement deux types de neutralité : le cas d’un atome neutre où les charges positives et négatives s’annulent, le cas de particules isolées neutres, dont l’une des  particularités est de n’entretenir aucune relation de type électromagnétique. Dans l’atome, selon certains physiciens, le nuage électronique joue le rôle d’écran pour les charges coulombiennes créées par le noyau. Cette explication suppose que le nuage électronique existe (quelle est sa composition ? de la pure énergie ?) et on ne voit pas pourquoi celui-ci n’a pas  d’effet attractif ou répulsif puisque et, s’il  fait écran à la charge du proton il devrait agir pareillement pour effacer la charge EM de l’électron.

On explique aussi qu’à l’intérieur du neutron, les charges positive et négative s’annulent. Mais on ne comprend pas comment une masse de matière compacte et de si grande densité peut contenir un pôle nord et sud s’annulant. Comment modéliser une particule possédant deux champs magnétiques contraires ?

La neutralité se définit par l’absence de réactivité électromagnétique. Cela signifie qu’aucune force attractive ou répulsive n’émane d’une structure neutre. . Cependant, nous pouvons avoir des atomes neutres produisant certains effets E.M. liés à leur mouvement dipolaire. De même, une molécule polarisée crée autour d’elle un champ électrique qui suscite un effet d’attraction sur une molécule non polaire située dans son voisinage Un atome est dit neutre lorsque ses protons sont pourvus d’électrons et qu’il n’a plus d’activité électromagnétique extérieure. Ici, nous avons deux charges de signe contraire portées par deux particules.

D’une façon générale, toute particule, tout atome, toute molécule qui est en mouvement a une action sur son environnement. Et ces mouvements engendrent, selon des intensités variables liées à leur nature, des effets de type électromagnétique. Nous ainsi pouvons recenser trois formes principales de mouvement qui produisent des déplacements d’ondes: les rotations sans translation dans l’espace, la translation dans l’espace (mouvement rectiligne du  photon et des particules), et mixte  (rotation de spin et mouvement orbital et dipolaire). Tout autre est la neutralité « intrinsèque » d’une seule particule.

En effet, ce lien que nous établissons entre ces mouvements et leurs effets E.M ne concerne pas le neutron alors même qu’il est doté d’un moment magnétique,  d’un mouvement du spin et qu’il effectue des mouvements de translation. Pour les neutrons libres (que nous distinguons des neutrons atomiques), l’indifférence électromagnétique se manifeste par une absence de réaction aux charges des autres particules et aux champs électromagnétiques.

Puisque nous persistons à croire que l’origine de la charge est le spin, il nous faut démontrer pourquoi le neutron ne produit pas des effets E.M classiques

1- Manifestations physiques de la neutralité

Il faut examiner plus précisément la nature de la neutralité du neutron libre pour constater  une effective contradiction entre son mouvement (rotation de spin et translation) et son indifférence E.M. Il possède un moment magnétique et se comporte de fait comme un petit aimant, ce qui  nous apparaît, dans le cadre de notre théorie, guère surprenant.

En effet, une particule sans mouvement de spin, et donc sans moment magnétique, ne saurait exister puisque la rotation de la particule est le mode exclusif de préservation de l’intégrité de la masse.


Il n’est donc pas totalement insensible à l’action d’un champ magnétique. De fait, dans un champ E.M non uniforme, le neutron, si son spin est parallèle, est rejeté à la périphérie. Par contre, si le spin est antiparallèle, la force centrale peut le maintenir au voisinage de l’axe de la zone et son hélicité  l’enroule autour de l’axe. Il est donc possible de  confiner ce type de neutron puisqu’on peut le soumettre aux forces du champ E.M.

Le neutron a un moment magnétique opposé à celui de l’antineutron. On produit l’antineutron par un échange de charge au cours d’une collision à partir d’un antiproton. L’antiproton ( – )  donne sa charge à un proton ( + )  produisant une paire neutron ( – ) antineutron ( + ) :  p ( – ) + p  ® n ( -) + n  ( + ).Le neutron possède ainsi des caractères qui sont ceux de l’électromagnétisme mais est dénué de certains autres. A cause de son absence de charge, le neutron traverse la matière sans révéler sa présence ; le seul cas où il perd un peu de son énergie, c’est lors  du passage dans le voisinage d’un noyau atomique qu’il projette. Ces chocs sont très rares et le neutron peut traverser des épaisseurs considérables de matière, il est simplement dévié s’il rencontre un noyau. Les neutrons sont parfaitement diffusés par l’hydrogène ce qui permet de distinguer les noyaux et  les différents types d’isotopes, car les neutrons ne sont pas diffusés par les électrons.Dans les plaques nucléaires, il ne laisse aucune trace et  traverse les compteurs à scintillations avec une probabilité infime d’y produire une ionisation suffisante pour être détecté. A l’état libre, il est insensible à la charge atomique et à la force E.M et n’agit sur les électrons qu’en produisant une faible ionisation directe. Les rayons x n’arrivent pas à différencier les atomes d’espèce différente quand le neutron y parvient parfaitement. Il se diffracte sur un matériau ferro ou anti-ferromagnétique et subit une force qui dépend de la structure magnétique des matériaux, ce qui permet d’en connaître la structure. On peut le détecter de façon indirecte par les particules ionisantes qu’il produit lors de chocs divers ou par des effets secondaires tels que l’émission d’une particule chargée après absorption d’un neutron ou lors d’un choc élastique entre un neutron et un noyau léger, la particule choquée produisant une ionisation.

2- Qu’est-ce donc que la neutralité ?

Le neutron possède ainsi des propriétés assez différentes des deux autres particules chargées. Nous avons posé comme hypothèse que la permanence d’une particule était liée au maintien de l’intégrité de son mouvement de spin qui implique la permanence de sa masse. A cette condition une particule pouvait être dotée d’une charge puisque nous avons supposé que cette charge avait pour seule origine le mouvement de rotation de la particule.

Il en résulte qu’une particule qui ne possède pas de charge ne peut avoir un mouvement de spin « normal » et qu’il est  en conséquence porté atteinte à l’intégrité de sa masse.

Cependant, son mouvement de spin doit demeurer car s’il disparaissait, cela signifierait que la particule s’est transformée en rayonnements. Il doit exister un état intermédiaire entre l’état photonique et celui de matière permanente, une situation ou une particule ne possède pas tous les attributs d’une particule sans pour autant émarger à l’état lumière.

Cet état est une transition : une particule neutre doit être définie comme un moment transitoire d’instabilité et de perte de masse dont le mouvement de spin ne répond plus aux conditions posées pour assurer la permanence de la matière. Si la masse est perturbée, la rotation de la particule doit l’être également, de sorte qu’il ne soit plus possible de la considérer dans son état d’énergie fondamental permanent. Dès lors, la neutralité d’une particule est un moment de transition d’une masse de valeur donnée vers une autre ou vers son annihilation, ce qui implique un état de matière en décomposition. Cette désintégration plus ou moins partielle de la matière peut être assimilée à un moment d’effervescence et de perte de matière que peut expliquer le spectre continu observé dans sa désintégration.

Ainsi, une particule neutre ne peut agir ou réagir très sensiblement pour perturber les particules de masse, de mouvement de spin et de charge intacts, ni voir leurs trajectoires incurvées par la courbure du champ E.M imprimé par le mouvement des particules chargées. On peut l’appréhender par l’image comme de la «matière molle», qui perd de sa masse un peu à chaque tour sur elle-même, et qui épouse et contourne les obstacles. Quand le neutron passe a proximité d’une particule chargée, qui a maintenu l’intégralité de sa masse et sa vitesse de spin, la matière molle du neutron se trouve repoussée, déviée, elle glisse et peut effectivement pénétrer dans le cœur des atomes et sans doute accentuer sa perte de masse à ces contacts. Il est donc évident que la neutralité d’une particule est liée à sa mutation et pour le neutron cet état de transition prélude à l’émergence des proton, électron et neutrino.

En définitive les propriétés de particules neutres peuvent comprendre que si elles se déduisent des propriétés des particules chargées selon lesquelles :

1° ) La permanence de matière est assurée par la persistance de son mouvement de spin.

2° ) La charge d’une particule dépend de la persistance et de l’intégrité de sa masse

En conséquence une particule non chargée ne possède pas une masse permanente et on doit la considérer comme dans un état instable de transition.

L’existence du neutron, comme matière en décomposition, confirme notre principe selon lequel seules les particules de matière permanente conservent l’intégralité de leur mouvement de spin acquit à leur création et peuvent réagir électriquement avec d’autres particules. Réciproquement, si nous constatons des particules neutres, alors nous pouvons en déduire qu’il s’agit de particules en mutation qui ont un mouvement de spin anormal.

Il existe cependant des particules éphémères chargées (pion, kaon, sigma, oméga), qui finissent par se décomposer en particules permanentes (proton, électron) ou en photons. On remarque que pour la plupart, la durée de la décomposition est plus longue que pour leur particule neutre  ( ex pion chargés 2.6 10-8 s, pion neutre 0.8 10-16 s.).  Pour ces particules chargées pendant un court laps de temps, il faudrait plus avant s’interroger sur leur fonctionnement et surtout sur les propriétés qui tiennent aux valeurs des masses, pour savoir si pendant la brève durée de leur charge elles ne présentent pas les caractères de particules «permanentes»[1] On doit trouver un rapport nécessaire entre l’état de décomposition de la masse du neutron et ses réactions – différentes – de celles des particules chargées.

Un champ magnétique est constitué par le mouvement des ondes concentriques de prématière. L’orientation de spin d’une particule dite chargée va donc réagir en fonction du sens  du courant magnétique et la particule épousera l’orientation droite ou gauche selon la nature positive ou négative de sa charge. Par contre, la trajectoire d’un neutron ne peut être modifiée lorsqu’il traverse un champ magnétique. Comment comprendre et expliquer ce phénomène ?

Le neutron est  doté d’un moment magnétique et pourtant cette rotation ne réagit pas avec le mouvement des ondes concentriques d’un champ électromagnétique pour incurver sa trajectoire. Si le neutron tourne sur lui-même ET éjecte des photons à chaque tour (spectre continu de la radioactivité bêta), on peut concevoir qu’il perde à chaque tour une quantité de matière, un peu comme une pelote qui se déviderait.

Par ailleurs pourquoi une particule aussi massive que le neutron n’arrache-t-il pas les électrons d’une solution gazeuse lorsqu’il la traverse ? Pour l’hydrogène, l’ionisation nécessite 13.6 Ev d’énergie, ce qui est infime relativement à l’énergie totale du neutron.

L’explication de ce phénomène est assez simple : Nous savons que toutes les particules ont le même moment cinétique intrinsèque (h/2) et que consécutivement, une particule tourne d’autant moins vite sur elle-même qu’elle est plus massive. Si donc l’électron résiste à la masse du neutron c’est qu’il existe un principe de résistance, qu’il fait jeu égal avec la force issue du mouvement de rotation du neutron et ce principe d’équilibre doit être recherché dans l’égalité initiale de leur mouvement cinétique intrinsèque h/2.

Par ailleurs, on peut se demander si l’état de décomposition du neutron ne produit pas de lui-même l’effet répulsif qui l’éloignerait de toute particule de matière homogène. Lorsqu’il se désagrège, le neutron émet un spectre continu d’ondes consécutif à sa perte de masse. Ces ondes sont d’une toute autre nature que celles émise lors d’un mouvement de spin normal des particules  (rayonnements de décomposition et non dues à sa rotation)   Dès lors, comme dans les expériences des trous de Young, ces ondes ont pour effet de guider le neutron et de l’aider à contourner l’obstacle sur lequel elles se réfléchissent. Le neutron se trouverait en quelque sorte empêché de rencontrer un obstacle par l’effet en retour de ses propres ondes répulsives et il glisserait en contournant  les particules.

En définitive, seul, un mécanisme d’évitement de ce type et l’identité des moments cinétiques des particules peuvent expliquer pourquoi le neutron est non réactif, pourquoi malgré sa masse, il ne parvient pas à arracher les électrons et arrive à se glisser, à se faufiler, au cœur même de l’atome, à le traverser. Il faut donc que ce mécanisme d’évitement compense l’importance de sa masse et l’énergie cinétique dont il dispose, en étant projeté sur les particules chargées.

Aussi, la cause de l’émergence de charges contraires ( +, – )  n’est pas à rechercher par  » éclatement  » d’une neutralité intrinsèque, mais plutôt dans  la perturbation occasionnée au neutron lors de son arrachement de l’atome qui a pour effet de perturber son mouvement et par conséquent sa masse. Puisque nous avons établi un lien entre la charge électromagnétique et la valeur du moment magnétique, il s’ensuit que là où nous constatons une absence de charge, nous devrions en conclure à un dérèglement de ce moment.

Dés lors, la neutralité d’une particule est un moment de transition d’une masse de valeur donnée vers une autre valeur ou vers son annihilation, ce qui implique un état de matière en décomposition. Cette désintégration plus ou moins partielle de la masse peut être assimilée à un moment d’effervescence et de perte de matière que peut expliquer le spectre continu observé dans la désintégration.

Si la permanence de la masse n’est pas une condition générale de l’attachement d’une charge à une masse, on peut dire que les particules ayant une masse permanente sont dotées d’une charge. (Pour les particules chargées éphémères, outre la durée de vie plus longue qui les distingue pour la plupart des particules neutres, il serait souhaitable de procéder à un examen approfondi des modalités phénoménologiques de leur mutation pour comprendre un peu mieux le fonctionnement de la charge. On ne peut en effet se contenter du système des matrices et du recours aux quarks, c’est-à-dire d’une explication essentiellement mathématique).

Un mécanisme de sauvegarde de la matière

Si nous avons postulé qu’en son état lié le neutron négatif devait avoir une direction de spin inverse à celle du proton et qu’au terme de sa transition par l’état neutre nous découvrons un proton, c’est que justement le passage par la neutralité a eu pour effet de changer la direction du spin. Puisque nous avons souligné que la neutralité d’une particule indiquait une anomalie de son moment magnétique manifestant un déséquilibre de la masse (par excès ou par défaut), on peut estimer que le changement de l’orientation du spin est  la cause de ce déséquilibre.

Etant donné que le neutron se présente toujours comme une particule arrachée au nucléon on doit attribuer à l’action extractive la perturbation du mouvement de rotation pour en changer le sens.

S’il en était autrement, si le neutron pouvait conserver son orientation de spin tout en perdant son excès de masse, il s’annihilerait avec le proton dont il deviendrait l’antiparticule, et toute matière disparaîtrait à terme. Ce processus de transition du neutron en proton doit être considéré comme un mécanisme vital pour la sauvegarde de la matière.

Si par ailleurs il se trouve que la masse supérieure du neutron ne peut demeurer, si celle-ci doit se réduire (production d’électron et de neutrino), et puisque jusqu’à ce jour on n’a pu observer de particule réellement stable autre que le proton et l’électron (et sous certaines réserves tenant à sa détectabilité individuelle, le neutrino), c’est qu’il doit exister des conditions initiales de masse précises qui imposent ce type de particule et interdit la permanence des autres dont la valeur de masse est différente.

On est en droit de se demander pourquoi le neutron ne poursuit pas sa décomposition et qu’il s’arrête à la valeur de masse du proton. Il faut croire que la masse du neutron, et son moment cinétique subséquent, le condamne à perdre de sa matière excédentaire. Ceci voudrait dire que la pression que la prématière exerce sur chaque particule détermine un certain type de masse et donc de moment cinétique.

Il s’agit d’un profond mystère: pourquoi deux seules particules (p,e) sont isolables et conservent leur masse intacte. L’invariabilité de la masse de ces particules fonde donc leur identité[2]

La rotation du neutron est perturbée, il perd de sa masse et se présente comme de la « matière molle «. Il ne peut être soumis a l’action d’un champ magnétique car le rejet de sa matière effervescente l’empêche d’être sensible à la direction imposée par les ondes d’un champ électromagnétique.

Spirale-photonLa rotation du neutron est perturbée, il perd de sa masse et se présente comme de la « matière molle «. Il ne peut être soumis a l’action d’un champ magnétique car le rejet de sa matière effervescente l’empêche d’être sensible à la direction imposée par les ondes d’un champ électromagnétique

..


ANNEXE

Expérimentalement, on trouve que le moment magnétique nucléaire du proton est de : + 2,792 76 Le signe plus rappelle que le moment magnétique du proton a la même orientation que le spin nucléaire;. Il faut noter que le moment magnétique du proton est presque 3 fois plus grand que la valeur du magnéton nucléaire. Quant au neutron, et même s’il ne porte pas de charge électrique, il a un moment magnétique dont la valeur est de -1,913 15 Cela implique une distribution de charge non uniforme dans le neutron. Par diffusion d’électrons rapides il semble qu’on ait pu évaluer la distribution de charge dans le proton et le neutron: Ainsi, selon certaines hypothèses, le neutron totalement neutre sur le plan électrique aurait grossièrement la forme (en trois dimensions) de deux sphères concentriques chargées positivement (celle interne) et négativement (externe).

Commentaires :

Il est assez fantaisiste d’imaginer, comme le font ici les physiciens, qu’une particule puisse être de type Janus avec des charges opposées en son sein. Aucune théorie ne pourra jamais le démontrer car comment justifier une césure interne à un seul objet pour justifier ces pôles opposés ? Notre hypothèse est beaucoup plus élégante : Les charges complémentaires des proton et neutron permettent leur association, les charges négatives des neutron et électron expliquent qu’aucune association dans l’atome n’est possible entre ces deux particules.




[1] Qu’il  existe des particules neutres, en décomposition, cela nous semble tout à fait  naturel. En effet, un état intermédiaire de transition, s’impose entre les deux états  que sont la matière permanente (ou particulaire)  et l’état lumière (ou photonique). Entre la décomposition quasi instantanée (annihilation de la particule avec son antiparticule) et la matière permanente nous rencontrons une décomposition plus ou moins rapide (notamment les particules éphémères issues des accélérateurs).