règles pour non-physicien (32)

Bonjour, joueur non-physicien et néanmoins curieux!

Le défi:

Trouver un groupe de trois cartes (représentant chacune une particule élémentaire) dont deux correspondent à une transformation possible de la troisième, tout en conservant obligatoirement certaines caractéristiques de la carte de départ.

 Vous ne connaissez rien aux règles de la physique ?

Peu importe, les cartes vous guideront progressivement dans les contraintes et les transformations possibles ,vous permettant de saisir intuitivement quelques notions de ce monde de l’infiniment petit qui est aussi le nôtre.

 

Qu’y a-t-il sur une carte ?

Chaque carte représente une particule élémentaire et le jeu les contient toutes.

Ci-dessous nous indiquons les éléments utiles pour réaliser une combinaison de 3 particules. Ce sont:

• la couleur de la carte,
• le symbole (crochet ou filet);
• le nom de la famille à laquelle la carte appartient (en haut, à droite) et;
• l’ampoule (en bas à droite) qui peut etre allumée ou éteinte.

 

 

La carte de gauche représente l’électron, la première particule élémentaire, observée en 1897 par J. J. Thomson. Celle de droite contient le quark « up », un des constituants du proton, découvert en 1968 aux USA.

Lors des transformations réalisées dans le jeu, le contenu en couleurs et en symboles doit être conservé. C’est à dire que la(les) couleur(s) initiale(s) sont égales à la « somme » (cette notion est précisée dans la suite)  des couleurs finales et il en est de même pour les symboles. Les deux autres éléments, le nom de la famille (indiqué en haut, à droite) et l’ampoule, doivent être examinés afin de sélectionner la(les) bonne(s) combinaison(s) parmi celles qui ont satisfait aux  lois de conservation précédentes.

Les symboles :

Les cartes  contiennent 1 ou 2 symboles : crochet ou filet.

Par convention un symbole dirigé dans un sens est égal à l’opposé du même symbole dirigé dans l’autre sens.

La conservation des symboles (règle 1) est illustrée sur les trois exemples suivants dans lesquels la transformation est due à la carte du W⁺:

Dans le premier exemple, la carte initiale possède un « crochet vers le haut » que l’on retrouve parmi les 2 cartes de droite, résultant de la transformation. Les deux filets, l’un vers le haut et l’autre vers le bas s’annulent. Dans le second exemple on part d’un « filet vers le bas » qui est aussi présent à droite alors que les deux crochets, l’un vers le haut et l’autre vers le bas s’annulent. Enfin, dans le troisième exemple c’est le W⁺ qui se transforme en deux particules et on retrouve  à droite les deux symboles de départ.

Les couleurs :

Les cartes « colorées » sont rouges, vertes ou bleues. Les cartes blanches ou grises sont dites « non-colorées ».

La conservation des couleurs entre la carte de départ et les deux cartes finales (règle 2) s’exprime de manière très similaire à celle des symboles.

Par convention, la somme d’une couleur et de son anti-couleur (représentée avec un quadrillage) donne zéro. Les cartes blanches ou grises contribuent également pour zéro.

Les forces :

Ces règles impliquent que, parmi les 3 cartes, une au moins possède 2 symboles. En effet cette carte relie les deux autres afin d’assurer la transformation par l’intermédiaire de ses 2 symboles (c’est pour cela que nous avons utilisé des représentations pour les symboles qui évoquent une capture, un accrochage). Les cartes qui ont cette fonction sont appelées « forces ». Si l’on prend l’image d’un magicien qui transforme un objet en un autre, une force est l’équivalent de la baguette du magicien. Dans le jeu, une baguette permet un certain type de transformation et il existe plusieurs sortes de baguettes, chacune associée à une transformation.

Représentation des baguettes magiques ou forces. Les 3 premières (W⁺, W^– et Z⁰) transmettent l’interaction faible et celle du bas, le photon, transmet l’interaction électromagnétique.

Deux cartes-forces un peu particulières : les deux cartes, photon et Z⁰, ont deux paires de symboles. Dans chacune de ces paires les symboles sont identiques et dirigés dans des sens opposés. Le photon ou le Z⁰ peuvent interagir en utilisant l’une ou l’autre de ces paires de symboles. On peut remarquer que, les symboles étant identiques et opposés dans une paire donnée, l’effet de ces cartes ne modifie pas le symbole de la carte initiale que l’on retrouve ainsi sur la carte finale. D’autre part ces cartes étant blanches, elles ne modifient pas non plus la couleur. Dans la pratique nous verrons que le photon et le Z⁰ ne changent pas la carte de départ.

 Le boson de Higgs:

Il existe une dernière particule, le « boson de Higgs », qui n’est pas réellement une « force » mais qui dans le jeu a le même comportement que le Z⁰, ayant les mêmes attributs dessinés sur sa carte.

Carte représentant le « boson de Higgs ».

Les cadrans et les ampoules :

Plusieurs cartes, ayant la même couleur (ou bien non-colorées) possèdent le même symbole. Par exemple:

Ces trois cartes ont le même symbole et la même couleur (ce qui signifie qu’elles interagissent de la même façon). Cependant le nom situé en haut à droite est différent. Chaque nom désigne une famille ou bien une antifamille de particules élémentaires comprenant chacune 4 éléments.

Dans un triplet, on doit s’assurer que les cartes qui ne sont pas des forces possèdent le même nom de famille ou d’antifamille. Il existe une seule exception: dans le cas des transformations de cartes colorées sous l’effet des cartes W (règle 3) pour lesquelles ces noms peuvent être quelconques.

La dernière règle (règle 4) consiste à exiger que le photon n’agisse que sur des cartes qui ont l’ampoule allumée. L’ampoule allumée signifie que la particule possède une charge électrique (indiquée sur l’ampoule).