De l'infiniment grand à l'infiniment petit...

L'atome : 10^-11 mètre

10 picomètres, c’est la distance à laquelle on peut voir l'électron avec son atome.

L’électron est l’un des constituants fondamentaux de la matière, au même titre que les quarks. Il fait partie de la famille des leptons, qui comprend également le muon, le tauon, et les neutrinos.
De plus, les électrons sont des fermions car leur spin est de 1/2.
Le concept de spin est lié à la théorie quantique, que nous devons au physicien allemand Max Planck, qui a découvert la discontinuité de l'énergie en introduisant la notion de quanta, ainsi qu’au physicien français Louis de Broglie, prix Nobel en 1929 pour avoir découvert, en 1924, la nature ondulatoire des électrons.

L'orbite de l'électron : 10^-12 mètre

1 picomètre, c’est la distance à laquelle on peut voir l'orbite de l'électron.

Les électrons interviennent dans un grand nombre de phénomènes et d’applications.
Tout d’abord, un électron qui tourne autour d'un noyau atomique est équivalent à un courant électrique ; il crée ainsi, perpendiculairement à son orbite, un champ magnétique.
De manière plus générale, le magnétisme, et en particulier l’aimantation de la matière, est la conséquence d’arrangements de spins des électrons.

L'intérieur d'un atome : 10^-13 mètre

100 femtomètres ou fermi, c’est la distance à laquelle on peut voir l'intérieur d'un atome (élément de base de la matière).

Un atome (du grec atomos, « indivisible ») est une particule, constituant essentiel de la matière, caractéristique d'un élément chimique.
L'étymologie grecque du mot « atome » souligne le caractère indivisible de cette « particule fondamentale », qui était considérée comme indestructible.

Le noyau d'un atome : 10^-14 mètre

10 femtomètres ou fermi, c’est la distance à laquelle on peut voir le noyau d'un atome.

Vers la fin du XIXe siècle, on découvrit que l'atome n'est pas un élément de matière indivisible.
En 1895, le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen découvrit les rayons X, capables de pénétrer dans des feuilles de plomb. En 1881, le physicien britannique Joseph John Thomson supposa l'existence de particules chargées négativement et baptisées dix ans plus tard électrons par C. Johnstone Stoney.
En 1896, Henri Becquerel découvrit que certaines substances, comme les sels d'uranium, émettent des rayons pénétrant la matière.
Il devint donc évident que l'atome est bien constitué de plusieurs particules.

Le nucléon : 10^-15 mètre

1 femtomètre ou fermi, c’est la distance à laquelle on peut voir un nucléon, constituant du noyau atomique (neutron ou un proton).

Le proton est une particule élémentaire constitutive, avec les électrons et les neutrons, des atomes.
Le proton est un nucléon, comme le neutron, et entre dans la composition de tous les noyaux atomiques.
Le proton n’est pas une particule fondamentale (au sens strict du terme) : il est lui-même constitué de deux quarks u (up) et d’un quark d (down).

Les quarks : 10^-16 mètre

100 attomètres, c’est la distance à laquelle on peut voir les quark.
Ce n'est qu'en 1975 que les quarks furent détectés expérimentalement.

Le quark est une particule fondamentale de la matière, entrant dans la composition des hadrons, comme les protons et les neutrons. Avec les leptons, deuxième grande famille de particules élémentaires, les quarks forment l’ensemble de la matière existante. L’hypothèse de l’existence des quarks a été proposée en 1963 par les physiciens américains Murray Gell-Mann et George Zweig.
Le terme quark est tiré d’une phrase du roman Finnegans Wake de James Joyce :« Three quarks for Mr Mark ».

Le quark : 10^-18 mètre

1 attomètre =
0,000 000 000 000 000 001 mètre,
c’est la taille d'un Quark

Les quarks sont les plus petits éléments de matière. Ils présentent une caractéristique quantique particulière, appelée parfum ou arôme, qui permet de les classer en six familles : up (u), down (d), strange (s), charmed (c), top (t) et beauty (b).
Seuls les quarks u, d et s existent dans la nature, les autres étant créés artificiellement dans les accélérateurs de particules. Ils s'assemblent par groupes de trois pour former les baryons, ou en couples quark-antiquark pour former les mésons.
Le proton et le neutron, constituants fondamentaux du noyau de tout élément chimique, appartiennent à la première famille : le proton est formé de deux quarks u et d'un quark d, tandis que le neutron est formé de deux quarks d et d'un quark u.

La longueur de Planck : 10^-35 mètre

C’est la longueur de Planck (longueur limite de la physique quantique, au-delà l'Espace-temps n'a plus de sens...)

La constante de Planck a les dimensions du produit d'une énergie par un temps.
On la mesure donc en joule seconde (J.s).
Sa valeur, dans le Système international d'unités, est : h = 6,626176.10-34 J.s.