Enquête sur la nature de la matière

Qu'est-ce que la matière ? Bien que support de la réalité, elle apparaît difficile à définir. Depuis près de deux mille cinq cents ans, les philosophes et les scientifiques ont opposé à son sujet une description continue, substantielle, à une vision atomiste, granulaire. La physique du XX^e siècle a finalement tranché ce vieux débat : la matière est faite d'atomes ! Au moment où elle affirmait cette vérité, elle anéantissait le concept même d'atome (étymologiquement, objet qui ne peut être coupé) en lui découvrant des composants qui ont leur identité propre : les particules élémentaires. Mais la science ne s'est pas arrêtée là dans son travail de déconstruction de la matière ; ces mêmes particules sont aujourd'hui représentées dans le cadre de la théorie quantique des champs comme de pures abstractions : les états excités de champs quantiques...

Ce livre tente de cerner le concept de matière, son évolution au cours des siècles et la représentation qu'en donne la physique contemporaine. Pour sonder toujours plus profondément la matière à des échelles infinitésimales, cette enquête passe nécessairement par les deux grands piliers de la physique subatomique : la mécanique quantique et le modèle standard de la physique des particules. Étudier la matière à cette échelle revient à en démonter les modes d'interaction, les quatre interactions fondamentales de la nature : les interactions électromagnétique, forte, faible et gravitationnelle. Enfin, au terme de ce voyage dans l'infiniment petit, il reste à comprendre l'origine même de la matière, comment elle s'est formée puis transformée dans les forges du Big Bang.