Neutrons et protons: les Dupont et Pondu de la matière …

Avec les hadrons, c’est à dire les particules “lourdes”, on entre de plain pied dans la matière. Certes, les neutrons comme les protons sont constitués eux aussi de vibrations, mais sous une forme organisée (les fameux quarks) qui les font apparaître matériellement.

Ces deux particules ont une sympathie naturelle l’une pour l’autre, et elles s’agglomèrent ensemble pour former le noyau des atomes. Selon un équilibre qui veut que pour un atome donné, le nombre de neutrons et celui des protons soit sensiblement le même.

Vous connaissez l’allure d’une pirogue à balancier des mers du sud ?

La coque qui soutient les pagayeurs  est équilibrée par un balancier dont la taille et l’écartement sont fonction de l’importance de la coque et du nombre de passagers. Si le balancier est trop faible, plouf, au premier clapot, la pirogue va se retourner et perdre ses passagers.

Vous l’avez compris, pour notre image, la coque et son contenu sont les protons, et le balancier représente les neutrons d’accompagnement.

Et accessoirement, l’eau qui les supporte pourrait représenter les électrons qui maintiennent en place les protons, comme l’eau soutient la coque …

Quant aux passagers qui coulent, c’est bien sûr la perte d’une partie du contenu du noyau, c’est la radioactivité …

Revenons à nos particules:

Le proton est une des bases de l’univers: l’atome d’hydrogène, c’est un proton avec son cortège électronique, c’est stable, c’est éternel et ça remplit le cosmos. Et avec un peu d’énergie supplémentaire ( merci les photons!), ça peut se réunir pour former des noyaux toujours plus lourds,compliqués et instables. Car pour rester stable, il faut respecter l’équilibre des charges (un proton pour un électron périphérique), mais aussi l’équilibre des masses (un proton pour un neutron).

Donc deux protons d’hydrogène ne suffisent pas pour créer un atome d’hélium . Il faut qu’apparaissent deux neutrons  pour équilibrer nos protons, qui sinon n’auront de cesse de s’écarter du fait de leurs charges répulsives.

Pour comprendre cela, il faut pénétrer à l’intérieur de ces particules:

Quasiment de même masse, protons et neutrons ne sont pas des particules homogènes: toutes deux existent en fait par la cohérence de trois entités vibratoires, les quarks.

Les quarks sont des sortes de photons sans trajectoire dans l’espace, mais qui vibrent localement selon deux modes, le mode “up”  et le mode “down”.

Les quarks up (Qu) possèdent ⅔  de charge positive, alors que les quarks down (Qd) possèdent ⅓  de charge négative.

Ce qui fait que l’association de deux Qu et d’un Qd nous donne bien la charge d’un proton , alors que l’assemblage de deux Qd et d’un Qu nous donne une charge neutre, c’est le neutron.

Mais nous avions parlé de trois types de quarks! Les deux précédents permettent la configuration électrique: positive ou neutre. Voilà qui “explique” la structure électromagnétique du noyau. Mais pas pourquoi les neutrons parviennent à coller ensemble des protons qui ne demandent qu’à se fuir mutuellement …

Alors on a inventé le gluon, un messager purement informationnel, qui s’exprime en permanence entre les trois quarks de chaque nucléon, en leur déterminant “au passage” une caractéristique que les physiciens ont nommé à travers le vocabulaire des couleurs ( un peu comme à l’école maternelle, pour apprendre les mots!), le rouge, le bleu et le vert. Chaque nucléon “contient” donc trois quarks de chacune des couleurs qui sont engluées ensemble à l’intérieur du nucléon, mais qui s’attirent mutuellement entre proton et neutron d’un même noyau …

Et voilà pourquoi votre fille est muette!

Cette belle construction, par ailleurs prouvée par maintes expériences (tout se passe comme si !), nous permet de comprendre qu’il peut s’opérer au sein du noyau un jeu de bonneteau entre les quarks de chaque nucléon qui peut carrément en changer la substance …

Avec en particulier une modification déterminante, la transformation d’un neutron en proton: si l’un des quarks down se transforme en quark up, on passe d’une particule neutre à une particule à une charge +, donc un neutron … et en terme chimique, voici un atome qui doit se chercher un électron … Comment se fait-ce ? Pourquoi un Qd se transformerait en Qu? Réponse: parce qu’il contient encore un messager sans masse, mais qui possède une charge négative, on l’a appelé le boson W-

A l’inverse, et malgré toute l’imagination de nos physiciens, on est sans nouvelle de la transformation proton > neutron … tout au moins au jour le jour, dans nos domaines biologiques.

Dans les “étoiles à neutrons”, des résidus d’étoiles où la densité est très forte, les électrons se rapprochent des noyaux à les toucher, et viennent culbuter les protons en leur cédant leur charge, créant un surplus de neutrons.

Dans nos conditions terrestres, les électrons restent sur leur orbite. Il n’y a pas création de neutrons. Donc sur un plan électrochimique, nous vivons en vase clos avec un stock d’atomes (nickel, fer, hydrogène, etc …) intangible.

Intangible, voire! Les travaux de Kervran ainsi que de multiples observations permettent de douter de cette fixité des noyaux.

Dans le domaine biologique, les conditions locales à l’intérieur de macromolécules comme la chlorophylle ou certains enzymes sont encore inconnues, et l’on voir surgir de nouveaux composés, sans apport d’énergie, comme si les cuirasses d’électrons de ces atomes s’entremêlaient ou que des nucléons changeaient d’identité: les transmutations biologiques sont un fait, qui n’intéressent pas la science académique. Quant à la fusion froide, un nombre impressionnant d’observations lui promettent un avenir très proche, nous en suivons les développements de congrès en colloque.

Ainsi, la matière comme on peut l’appréhender plus haut, est un concentré de lumière selon un magnifique équilibre (qui nous produit une orchidée pleine de senteurs, ou bien la cathédrale de Chartres …), mais un équilibre extrêmement ténu en relation avec un environnement sans limite de temps ni d’espace.

Dans le domaine physique, les certitudes sont aisées: physiciens et chimistes ont pu dresser un plan et un mode d’emploi de notre monde terrestre, qui tient la route et satisfait nos sens.

Mais dans le domaine du vivant, l’équilibre énergie/information/matière est beaucoup plus fragile, en tous cas sans cesse renouvelé, étant sensible à une influence constante de tout l’univers. Avec le vivant, on est dans un monde où des processus spontanés peuvent apparaître, puis s’organiser pour se perpétuer selon un mode d’auto-organisation.

Une image un peu osée …

Parce que le vocabulaire, surtout scientifique, n’est pas adapté et nous fourvoie dans des impasses, on peut tenter de concevoir la matière, en la comparant à une référence qui nous tient à coeur: notre propre corps humain..

Le lecteur en pensera ce qu’il veut, mais on aura tenté!

Ainsi, on pourrait rassembler dans une même fonction les éléments suivants:

Le proton, rigide et structurant, pourrait représenter le squelette de la matière.

Le neutron, éternel accompagnant, indispensable soutien et interlocuteur du précédent, pourrait représenter le tissu conjonctif.

L’électron, omniprésent zébulon qui met la pression et règle tous les mouvements, pourrait alors représenter le système nerveux central.

Quant au photon, qui irrigue en permanence en énergie et en informations, on ne peut lui voir que la fonction dévolue au sang, à travers son protéome quasi-cristallin, et ses hématies mobiles sensibles à la lumière.

Bon, d’accord, ce n’est pas très scientifique … Mais si ça peut aider …

Jean-Yves Gauchet

Cet article fait partie des “cantiques pour le quantique”, à consulter sur ce site en commençant par le début.

3 réflexions au sujet de « Neutrons et protons: les Dupont et Pondu de la matière … »

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