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Les modèles nucléaires les plus utilisés étaient le modèle en goutte et
le modèle en particules indépendantes. Dans le modèle en goutte, les
protons et les neutrons étaient considérés comme constituant un corps
unique. Dans le modèle en particules indépendantes, ils étaient libres de
se mouvoir chacun pour son compte. Un autre modèle, moins utilisé, les
décrivait en couches pelliculaires superposées.
Dans tous ces modèles, les processus de transformation des noyaux
mobilisaient de l’énergie. Quand un noyau lourd, c’est-à-dire riche en pro-
tons et en neutrons, se scindait en noyaux plus légers, cela produisait une
fission, qui pouvait être spontanée ou provoquée, et qui s’accompagnait
d’une forte émission d’énergie et de particules. Dans l’opération inverse,
c’est-à-dire quand deux noyaux s’unissaient pour former un noyau plus
lourd, cela produisait une fusion, qui s’accompagnait également d’une
forte dissipation d’énergie. La fusion, qui maintenait notamment en acti-
vité les étoiles, produisait une émission radiative, mais pas de corps ra-
dioactifs. Et par cette absence de résidus radioactifs problématiques, elle
a représenté un intérêt de plus en plus important pour l’Humanité dans sa
recherche de sources d’énergie pérennes, et polluantes a-minima.

En participant activement à l’étude de ces phénomènes nucléaires, la
physique des particules a permis d’observer la structure de la matière à
une échelle de plus en plus réduite. Et là, on s’est finalement aperçu que
les neutrons et les protons n’étaient pas des constituants élémentaires ul-
times : en fait, ils étaient constitués à leur tour de particules plus petites,
les quarks. Ces quarks ont alors été considérés à leur tour comme ultimes
et indivisibles, et ils ont fait partie par conséquent du nouveau cercle res-
treint des particules élémentaires.

Pour sa part, parce qu’elle s’occupait de la structure la plus intime du
noyau, la physique des particules a été qualifiée de physique sub-nucléaire,
puis de physique des hautes énergies, puisque pour scinder des particules
complexes en leurs constituants élémentaires, on avait besoin d’énergies très
élevées, que seuls de puissants accélérateurs de particules permettaient de
produire. Et dans cette nouvelle physique des particules, les constituants ul-
times et indivisibles de la matière ont dû être caractérisés et re-classifiés de
manière aussi utile et exacte que possible, au fur et à mesure des découvertes.
En accord avec le modèle dit standard, les particules élémentaires ont
alors pu être pensées comme des paquets (ou quantas) d'énergie, de diffé-
rents types de champs. Un champ est une zone de l’espace dont les points
sont tous identifiés par les valeurs d’une substance physique.

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