Particules subatomiques
Même si les astrophysiciens s’intéressent aux plus grands objets de l’univers, on ne peut pas comprendre leur fonctionnement si on ne comprend pas aussi les plus petits objets de l’univers. Il s’agit de particules qui sont encore plus petites qu’un seul atome, et qui sont donc appelées particules subatomiques. Les atomes, comme vous le savez peut-être, sont constitués d’un noyau entouré d’électrons en orbite. Le noyau d’un atome est composé de protons et de neutrons. En plus de ceux-ci, il existe de nombreuses autres particules subatomiques que nous devons connaître pour comprendre le fonctionnement interne d’une étoile.
Protons
Les protons sont l’un des éléments fondamentaux qui composent les atomes. En fait, l’atome le plus simple, un atome d’hydrogène, n’est qu’un proton en orbite autour d’un seul électron. Dans les étoiles, la plupart de l’hydrogène a été ionisé (perdant son électron), ce qui signifie que lorsque nous parlons de l’hydrogène à l’intérieur des étoiles, nous ne parlons généralement que de protons.
Les protons sont assez gros et lourds pour des particules subatomiques, et ils portent une charge positive.
Neutrons
Les neutrons sont très similaires aux protons, en ce sens qu’ils se trouvent dans le noyau d’un atome, et qu’ils sont assez gros. Contrairement aux protons, cependant, un neutron n’a pas de charge. Les neutrons sont importants dans la création des atomes car ils contribuent à stabiliser le noyau. Un atome qui a trop ou trop peu de neutrons ne durera généralement pas très longtemps et se brisera simplement en atomes plus petits et plus stables.
Electrons
Les électrons sont des particules chargées négativement qui orbitent généralement autour du noyau d’un atome. Les électrons sont beaucoup plus petits que les protons ou les neutrons. Malgré leur petite taille, leur charge est aussi forte que celle d’un proton, ce qui signifie qu’un proton et un électron s’équilibrent.
Même si les électrons n’existent normalement pas dans le noyau d’un atome, celui-ci dégage occasionnellement un électron dans un processus appelé désintégration bêta. Dans ce cas, un neutron se transforme en proton et un électron est libéré afin d’équilibrer les charges. L’inverse peut également se produire : le noyau d’un atome peut absorber un électron, transformant un proton en un neutron. Ce phénomène est connu sous le nom de capture d’électrons.
Positrons
Les positrons sont des particules d’antimatière. Ils sont l’équivalent en antimatière d’un électron, ce qui signifie que ce sont de petites particules chargées positivement. Les positrons sont créés au cours du processus de fusion de l’hydrogène, où ils emportent la charge positive des protons afin qu’ils puissent devenir des neutrons. Cependant, comme les positrons sont de l’antimatière, ils ne vont généralement pas très loin. Dès qu’ils entrent en contact avec un électron (que la plupart des atomes possèdent en grand nombre), les deux particules s’annihilent, libérant des rayons gamma.
Neutrinos
Les neutrinos sont de très petites particules chargées neutres. Ils sont encore moins massifs que les électrons et les positrons. Comme ils sont si petits et qu’ils n’interagissent pas avec les champs électromagnétiques, les neutrinos traversent généralement directement la matière solide, ce qui les rend très difficiles à détecter. Ils transportent de l’énergie loin des réactions sous la forme de leur propre énergie cinétique. Comme il est très peu probable que ces minuscules particules interagissent avec d’autres en sortant de l’étoile, elles emportent généralement leur énergie dans l’espace.
Le seul moment où les neutrinos réagissent vraiment beaucoup avec d’autres particules, c’est lors d’énormes sursauts de neutrinos, comme ceux qui se produisent pendant une supernova. Pendant une supernova, il y a tellement de neutrinos libérés qu’ils s’écrasent sur d’autres particules, transférant d’énormes quantités d’énergie et déclenchant de nouvelles réactions de fusion.
Rayons gamma
Les rayons gamma sont des photons, ou particules de lumière, d’une énergie extrêmement élevée. Les rayons gamma n’ont pas de masse, mais ils peuvent transporter d’énormes quantités d’énergie et peuvent encore interagir avec d’autres particules. Cela fait des rayons gamma l’un des types de rayonnement les plus dangereux pour l’homme.