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Il existait un type de champ pour chaque espèce de particule élémentaire,
donc un champ électronique dont les quanta étaient les électrons, et un
champ électromagnétique dont les quanta étaient les photons. Il n’existait
pas de champ associé aux structures composites des neutrons et des protons,
mais il existait des champs dont les quanta étaient ceux de leurs différents
types de quarks, considérés comme les particules élémentaires ultimes.
Historiquement, le 20 siècle avait été fertile en découvertes dans ce
ème
domaine. En 1895, le physicien anglais Joseph John Thomson avait iden-
tifié la première particule élémentaire, l’électron. Puis en 1923, le physicien
américain Arthur Holly Compton avait démontré de façon expérimentale
l’existence physique des quanta de lumière, les photons. Cinq années plus
tard, Paul Dirac prédisait l’existence du positron, ou anti-électron, c’est-à-
dire l’électron de charge positive, et cette particule fut découverte dans le
rayonnement cosmique, au cours d’une expérience menée par Carl David
Anderson, Patrick Blackett et Giuseppe Occhialini en 1932. En 1935,
l’analyse des rayons cosmiques permit de découvrir aussi le muon, de
charge électrique positive, et son antiparticule, le muon négatif. En 1930,
Wolfgang Pauli avait prédit l’existence d’une particule appelée neutrino,
qui fut effectivement découverte en 1956 par Frederick Reines.
Nous avons vu ci-avant que ces découvertes nécessitant de nouveaux
concepts ad-hoc, les recherches de Robert Hofstadter avaient suggéré que
les constituants du noyau atomique, les protons et les neutrons, soient con-
sidérés comme des objets composites sub-divisibles. Et les validations effec-
tuées en 1969 au Stanford Linear Accelerator Center indiquèrent qu’ils
étaient effectivement constitués d’objets plus petits, les quarks, dont l'idée
avait été introduite en 1963 par Murray Gell-Mann et George Zweig, lesquels
avaient prédit en outre l’existence de trois types différents de quarks.
Dans les années 1960, grâce au développement d’accélérateurs suffi-
sants, la liste des nouvelles particules subatomiques découvertes par les
physiciens s’allongea. Il devenait par conséquent important de pouvoir les
re-situer dans une structure d’ensemble appropriée. C’est ce que firent en
1968 Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg avec le modèle
dit standard, qui corroborait les observations expérimentales. Là, les par-
ticules et les forces observées dans la nature se constituaient en combinant
peu d’ingrédients de base, avec d’abord les entités physiques élémentaires
des quarks et des leptons, auxquelles s’ajoutaient les particules qui trans-
portaient les forces fondamentales, avec respectivement le photon pour
la force électromagnétique, les bosons W+, W- et Z0 pour la force faible,
et les gluons pour l’interaction forte.

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