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L’origine de l’électron

Quand, pourquoi et comment, les électrons sont-ils apparus dans notre univers ?

Deux de ces questions ne sont pas du ressort des scientifiques, selon eux. Quant à « quand » l’électron est apparu dans l’Univers, leur réponse est plutôt « très vague ».

Donc, nous devrons trouver les réponses nous-même ; mais toujours en nous servant des données scientifiques. Les « croyances » sont à éviter en tout temps.

Que savons-nous sur l’électron ?

Nous savons qu’en considérant le proton positif, l’électron est négatif ; ce pourrait être le contraire sans problème. Fondamentalement ceci signifie simplement que l’électron est de « nature » contraire au proton.

Donc, quoi que cela puisse vouloir dire « électriquement », il en découle que la nature de l’électron est contraire à celle du proton. Cela pourrait indiquer qu’ils sont d’une origine déjà contraire avant eux. L’origine du proton étant du gluon centripète, celle de l’électron serait rattachée au neutrino centrifuge.

Nous savons également que l’électron est une particule « floue » ; une sorte de « nuage énergétique ». Étant « floue » on peut dire qu’il est une « quasi-particule ».

Ajoutons que l’électron possède la masse la plus faible de toutes les particules fondamentales.

Malgré cela l’électron est ce qu’il y a de plus important dans nos concepts de chimie et de physique. Il est à la base de toutes nos données actuelles.

Le concept de l’électron fut élaboré en 1838 par un chirurgien, philosophe de la nature, inventeur, chimiste et industriel britannique nommé Richard Laming, durant ses loisirs.

Il laisse sa profession médicale en 1842 pour s’adonner à l’étude de l’électricité. Il est perçu comme un excentrique, même à Paris où il s’exile pendant 10 ans.

Il a demandé plusieurs brevets durant sa vie qui s’est terminé le 3 mai 1879.

Ce n’est que 18 ans après sa mort que Joseph John Thompson et son équipe identifie l’électron comme un corpuscule et Thompson propose son modèle atomique. Par la suite Einstein, Bohr, Rutherford, Compton, Pauli, Louis de Broglie et Paul Dirac échelonneront les différentes implications de l’électron en science.

Retenons que l’électron est considéré avoir la propriété quantique d’être à la fois une onde et une particule.

Par contre, finalement, elle reste un « nuage énergétique » qui s’installe autour du noyau atomique, selon le réseau horaire universel, comme nous l’avons déjà vu dans un article précédant.

L’électron est une quasi-particule élémentaire comparable au quarks ; c’est-à-dire qu’il ne possède pas de sous-composants. La différence entre un électron et un quark est que le quark possède une dimension définie ; soit : 10^-35 mètre de diamètre, tandis que l’électron est une fluctuation ondulatoire diffuse (sans volume précis). Sa durée de vie est 10^36 sec quand l’âge de l’univers est de 10^17 sec.

Son « spin » est de ½.

Son nuage énergétique est sphérique.

Les électrons sont des particules indiscernables, parce qu’ils ne peuvent pas être distingués entre eux par leurs propriétés physiques intrinsèques. En mécanique quantique, ceci signifie qu’une paire d’électrons en présence doit pouvoir intervertir leur position sans provoquer de changement observable dans l’état du système. Du fait que cet évènement soit inobservable, nous considérerons les couches électronique seulement selon leur densité énergétique avec, comme valeur de base : 511 KeV qui est la masse d’un électron.

Les Muons et les Tauon sont des électrons qui possèdent une masse beaucoup plus élevée que l’électron ; mais sont identiques en « nature ». Par contre, leur durée de vie est infime.

« Pour des raisons encore inconnues de nos jours, pendant le processus de leptogénèse, il se doit d’y avoir plus d’électrons que de positons pour pouvoir produire les éléments atomiques nécessitant les électrons. Il en résulte qu’un électron sur environ un milliard a survécu au processus d’annihilation ».

Et si vous voulez saisir à quel point nos scientifiques ne savent plus où donner de la tête à ce sujet, aller lire sur Google l’article sur la leptogénèse. Vous serez heureux de revenir ici.

Nous avons déjà vu que ce n’est pas ce qui s’est produit pour les quarks Up et Down lors du processus d’annihilation. Peut-être qu’une explication différente s’applique également à la survie de l’électron.

Le processus de la leptogénèse est encore très mal connu et la science se contente d’assumer une asymétrie entre les électrons et les positrons et que la leptogénèse s’accompagne nécessairement d’une baryogénèse. Mais notre explication de la survie des quarks Up et Down va un peu à l’encontre de cette dernière nécessité.

Notons que les observations de l’abondance primordiale de l’hélium 4 (2 protons + 2 neutrons + 2 électrons) placent une limite supérieure à toute asymétrie leptonique résidant dans le secteur des neutrinos.

Le secteur des neutrinos est celui des particules qui n’interagissent pas avec les particules du modèle standard ; on les considère comme faisant partie du « secteur sombre » ; c’est-à-dire, de la matière noire. Tout ceci n’est donc qu’hypothétique et nous n’en tiendrons pas compte.

Ajoutons, pour nous justifier que : « En physique des particules, le secteur sombre (ou secteur caché) est un ensemble de particules et de champs quantiques hypothétiques visant à expliquer le défaut de masse de l’Univers et son accélération » (Wikipédia).

Et comme l’Univers n’a pas de « défaut de masse » et que son expansion n’accélère pas, cela devrait nous suffire.

Rappelons que l’Univers est un « espace-temps » et comme ni l’espace, ni le temps ne possède de « masse », l’univers ne peut pas avoir un « défaut » de masse. Quant à son accélération, comment peut-on en juger la vitesse si elle est un « ratio » ?

On observe l’émission d’électrons/positrons par radioactivité Beta ; mais il ne s’agit pas de « création » d’électrons/positrons. Les électrons/positrons émis existent déjà dans la matière radioactive.

La majorité des électrons furent produits au début du Big-bang. Essayons de trouver à quel moment cela a pu se produire.

Étant donné l’implication de l’électron en électromagnétisme, il serait normal qu’il apparaisse au moment où notre univers est devenu électromagnétique.

Et nous avons déjà vu que cela s’est produit à la fin de la « période radiante » vers 10^-36 sec après l’instant zéro, lors de l’insertion du gluon dans l’univers.

Après une période de 4 fois 10^-43 sec. Les quarks Bottom parcourent une certaine distance dans l’espace-temps, à une vitesse beaucoup moindre que la vitesse de la lumière.

Pendant ce temps, la toute nouvelle radiation électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière avec une longueur d’onde minimale de 10^-15 mètre. Ce qui est une onde électromagnétique appelé : le « rayonnement Gamma ».

Et lorsque deux « rayons gamma » collisionnent, ils émettent un électron + un positron.

Voyons ce qui se passe lorsque le rayonnement gamma, voyageant à la vitesse de la lumière, dépasse un quark Bottom voyageant beaucoup moins rapidement. Le dessin de l’évènement complet est le suivant :

On voit bien que les rayons gamma se percutent en passant près d’un quark Bottom. De plus, comme ce rayonnement gamma vient de toutes les directions, l’émission d’électron/positron se produit tout autour du quark Bottom.

Mais comment expliquer cette émission sans faire intervenir une « création » d’électro/positron venant de nulle part ?

Voyons en détail ces rayonnements gamma.

Un rayon gamma est une « ondulation » ayant une longueur d’onde définie. Au début de l’univers il apparut quand celui-ci avait un diamètre de 10^-15 mètre. Ce fut donc la plus petite longueur d’onde possible d’exister pour une onde Gamma.

Redessinons plus en détail deux ondes de rayon Gamma qui se collisionne.

Une onde est formée d’un mouvement inclinée vers le haut suivi d’un mouvement incliné vers le bas.

Lors de la collision, la « translation » (trajet) des deux ondes est stoppée, mais le mouvement ondulatoire « vers le haut » ne peut pas se confondre avec le mouvement ondulatoire « vers le bas » puisqu’ils sont contraires. Ils sont donc séparés l’un de l’autre et se mettent à tourner sur eux-mêmes tout en étant projetés dans des directions différentes.

C’est l’inclinaisons de chacun qui déterminera son sens de rotation. L’inclinaison « vers le bas » adoptera une rotation positive (vers la droite) produisant un positron, et l’inclinaison « vers le haut » adoptera la rotation contraire, négative, (vers la gauche) résultant en électron.

Et comme aucun évènement antérieur fut produit dans l’univers, ceci est nécessairement la première apparition de « masse leptonique » qui se produisit.

Reste à comprendre comment les électrons survécurent mieux que les positrons.

Pour ce faire, il nous faut comprendre que le rayonnement électromagnétique était constant durant toute l’évolution de l’univers. D’ailleurs, il l’est encore aujourd’hui puisque notre Univers est électromagnétique.

Ce qui signifie qu’à l’époque où les quarks Up et Down avaient trouvé refuge dans les pentaquarks, des électrons et des positrons continuaient de surgir tout autour de ces particules exotiques.

De sorte que lorsque les muons « charms » des pentaquarks disparurent, les quarks Up et Down résiduels capturèrent chacun un électron ou un positron dans leur « champ gravitationnel ».

Lorsqu’un proton positif (deux Up + 1 Down) capturait un positron positif, le sens de rotation du positron l’éjectait du champ gravitationnel et il allait s’annihiler avec un électron « libre ».

Lorsqu’un proton positif capturait un électron négatif, le sens de rotation de l’électron le rendait prisonnier du champ gravitationnel et donnait une densité énergétique à ce champ gravitationnel.

Nous avons déjà vu que le neutron n’a pas existé avant la production de l’hélium où il devint « nécessaire ».

L’univers étant électromagnétique, la densité « normale » d’un champ gravitationnel du proton était de deux fois la densité énergétique d’un électron, puisque celui-ci n’était qu’un seul des deux mouvements ondulatoires de l’électromagnétisme.

Ce qui explique pourquoi la densité énergétique maximale du champ électronique autour d’un proton est limitée à la densité de deux « nuages électroniques » (deux électrons, c’est-à-dire deux mouvements ondulatoires : 1 vers le haut + 1 vers le bas).

Ajoutons que la production successive de leptons entre l’époque du quark Bottom et celle des pentaquarks expliquerait l’apparition, en premier lieu, du Tauon (très massif) suivie de celle du Muon (moins massif) avant celle de l’électron (très peu massif), par le fait qu’en parallèle de ces évènements, la densité de l’univers diminuait constamment à cause de son expansion.

Encore une fois, la « masse » des particules fondamentales est directement proportionnelle à la densité ambiante de l’Univers, lors de leur apparition.

Je pense que nous avons fait le tour de la question sur le « comment », le « pourquoi » et même le « quand » attribuable à l’électron.

Amicalement

André Lefebvre

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