Accueil - Boutique - Contact - Assistance

INTERACTIONS (physique) Interaction nucléaire forte

Page précédente Page suivante

2. Les quarks

À la fin des années 1960, les interactions fortes semblent défier la théorie quantique des champs, alors que ce cadre théorique issu des révolutions relativiste et quantique décrit avec une précision stupéfiante les processus électromagnétiques. La structure des noyaux atomiques, leurs déformations, leurs fusions ou leurs fissions échappent aux prédictions de ce formalisme. On n'arrive même pas à rendre compte des mesures obtenues lors des collisions de protons. Les physiciens sont décontenancés par la multiplication des particules découvertes dans l'analyse des clichés de chambre à bulles. L'étude patiente de ces dizaines de « hadrons » permet cependant aux théoriciens de découvrir au début des années 1960 la trace d'un ordre caché : nucléons et mésons semblent être des états composites, faits de quarks et d'antiquarks, selon le terme inventé par Murray Gell-Mann pour désigner ce qu'on n'ose pas encore appeler « particules élémentaires ».

Deux découvertes fondamentales font alors progresser de façon spectaculaire la compréhension des interactions fortes. L'expérience menée au nouvel accélérateur linéaire à électrons de Stanford en Californie (S.L.A.C., Stanford Linear Accelerator of California), en 1967-1968, permet de démontrer la présence de structures ponctuelles chargées à l'intérieur du proton. La mesure de la probabilité qu'un électron soit violemment dévié lors de sa collision avec un noyau de la cible d'hydrogène renouvelle l'expérience qui avait permis à Ernest Rutherford de découvrir le noyau atomique. Le proton, à son tour, n'apparaît plus comme un objet diffus mais bien comme constitué de quarks. De plus, le bilan d'énergie montre la présence de particules électriquement neutres, qu'on appellera gluons. Par ailleurs, en novembre 1974, on identifie un nouveau méson (noté ψ) aux propriétés surprenantes : sa grande masse (plus de trois fois celle du proton) et sa relative longue durée de vie montrent une étonnante diminution de l'intensité des interactions fortes responsables de sa désintégration spontanée.

[…]

… pour nos abonnés, l'article se prolonge sur 3 pages… Offre essai 7 jours

Thématique

Classification thématique de cet article :

Retour en haut

Autres références

« INTERACTIONS, physique » est également traité dans :

INTERACTIONS (physique): Écrit par : Bernard PIRE
La physique moderne considère que l'ensemble des phénomènes physiques s'expliquent par l'action de quatre interactions fondamentales : d'une part, la gravitation et l'électromagnétisme, qui ont une portée infinie et dont la description classique est souvent suffisante ; d'autre part, les interactions nucléaires fortes et faibles, qui ne… Lire la suite
INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle: Écrit par : Alain KARASIEWICZ, Marie-Antoinette TONNELAT
La gravitation est responsable de phénomènes aussi différents que la pesanteur ressentie par tout un chacun, le mouvement des planètes ou l'expansion de l'Univers. Cette force de gravitation est extrêmement faible entre particules élémentaires, mais ses effets deviennent importants si les corps considérés ont des masses de l'ordre de celle d'une… Lire la suite
INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme: Écrit par : Bernard DIU
Notre vie quotidienne est certes assujettie à la pesanteur, dont tiennent obligatoirement compte tous nos gestes et nos réflexes, mais c'est l'électromagnétisme qui régit en réalité notre existence : tous les phénomènes qui nous entourent et nous construisent, depuis la lumière du soleil ou les vagues de la mer jusqu'aux processus biologiques… Lire la suite
INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible: Écrit par : Bernard PIRE
La première manifestation de l'interaction nucléaire faible qu'on a observée est la désintégration β^– de certains noyaux atomiques. Cette transmutation d'un élément vers un autre provient de la transformation d'un neutron en un proton avec émission d'un électron et d'un antineutrino. La radioactivité β⁺ est une réaction très… Lire la suite
INTERACTIONS (physique) - Unification des forces: Écrit par : Bernard PIRE
L'ambition des scientifiques a toujours été de décrire des phénomènes variés comme des manifestations diverses de quelques processus fondamentaux. En physique, cette démarche a été couronnée de spectaculaires succès ; la reconnaissance du fait qu'un petit nombre d'interactions fondamentales − la gravitation, l'électromagnétisme, les interactions… Lire la suite
BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES: Écrit par : Daniel CALÉCKI
… atomique d'énergie εi donne naissance à N niveaux équivalents de même énergie. *Mais l'interaction entre les atomes, qui se fait sentir d'autant plus que la distance r entre atomes voisins est faible, sépare les uns des autres ces N niveaux. À cause de ces interactions, le niveau atomique εi donne… Lire la suite
CHAMP, physique: Écrit par : Viorel SERGIESCO
… *Entité décrite par l'ensemble des valeurs d'une grandeur physique, en général à plusieurs composantes, en tous les points de l'espace. D'ordinaire, le champ dépend aussi du temps (évolution du champ). On appelle couramment « champ en un point et au temps t » la valeur de la grandeur prise en un point et un instant déterminés. On peut… Lire la suite
CHAMPS THÉORIE DES: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre "La théorie classique des champs" : … est égale à la célérité de la lumière. Toute action instantanée à distance y apparaît impossible, *l'action d'une particule chargée sur une autre étant décomposée en trois processus : rayonnement d'un champ par une source, propagation de ce champ dans le vide ou dans la matière, absorption de ce champ. Le caractère local des interactions restera… Lire la suite
CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE: Écrit par : Bernard PIRE
*Construite sur le modèle de l'électrodynamique, la théorie de la chromodynamique quantique explique l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Fondée sur un principe abstrait de symétrie, dite de jauge, elle repose sur l'existence d'une charge dite de « couleur » portée par les quarks… Lire la suite
CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE: Écrit par : Jean-Loup DELCROIX
Dans le chapitre "Collisions binaires entre atomes et molécules" : … *Dans un fluide dilué, tel qu'un gaz à basse pression, il peut arriver que deux atomes ou molécules se rapprochent exceptionnellement à une distance de l'ordre des dimensions atomiques (quelques angströms), et il se produit alors un phénomène d'interaction plus ou moins violente, qu'on appelle une collision binaire. On distingue deux familles de… Lire la suite
COMPTON EFFET: Écrit par : Michel BAUBILLIER, Bernard PIRE
Les rayonnements électromagnétiques de haute énergie (rayons X et γ) *interagissent avec la matière selon trois processus : effet photoélectrique ; création de paires électrons-positrons ; enfin, diffusion élastique des photons sur des électrons libres ou peu liés, appelée effet Compton. Celui-ci est dû à l'interaction… Lire la suite
COSMOLOGIE: Écrit par : Marc LACHIÈZE-REY
Dans le chapitre "Le rayonnement" : … L'omniprésence du rayonnement est riche en conséquences. En effet, les photons du rayonnement *interagissent avec les particules de matière. La matière ordinaire est essentiellement formée de protons et de neutrons d'une part (qui composent par exemple les noyaux des atomes) et d'électrons d'autre part. Dans les conditions ordinaires, les… Lire la suite
FORMULATION DE LA THÉORIE ÉLECTROFAIBLE: Écrit par : Bernard PIRE
*En 1967, Steven Weinberg et Abdus Salam parviennent de façon indépendante à unifier en une seule théorie l'électromagnétisme et l'interaction nucléaire faible. Dans une remarquable synthèse de nombreux travaux théoriques antérieurs (en particulier ceux de Sheldon Glashow), Weinberg et Salam proposent que ces deux forces… Lire la suite
GELL-MANN MURRAY (1929- ): Écrit par : Viorel SERGIESCO
… *Physicien théoricien américain, né à New York le 15 septembre 1929. Nommé en 1952 professeur assistant à l'université de Chicago, Gell-Mann rejoint en 1955 le California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Il y est nommé professeur de physique théorique en 1967. Lauréat du prix Nobel de physique en 1969, Gell-Mann est à l'origine des… Lire la suite
GRENATS: Écrit par : Gérard GUITARD, Ramanathan KRISHNAN
Dans le chapitre "Structure cristalline" : … C'est la structure cristalline qui détermine la nature des *interactions magnétiques. La structure grenat se classe dans l'holoèdre du système cubique appartenant au groupe d'espace I à 3d-O^h10. Chaque cellule unité contient huit unités de formule A3B2C3O12. Les… Lire la suite
HAROCHE SERGE (1944- ): Écrit par : Claude COHEN-TANNOUDJI, Jean-Michel RAIMOND
… de physique (1983). Ses travaux ont été couronnés en 2009 par la médaille d'or du C.N.R.S. Toute *la carrière scientifique de Serge Haroche a été consacrée à l'étude de l'interaction lumière-matière. Avec des expériences de plus en plus sophistiquées, il a étudié des systèmes de plus en plus simples, jusqu'au point où la matière n'est composée… Lire la suite
HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976): Écrit par : Léon ROSENFELD
Dans le chapitre "Théorie quantique des champs" : … . Ainsi se révélait le caractère universel de la complémentarité entre champ et particule : à chaque espèce de champ de force est associée une espèce déterminée de particule, et réciproquement, chaque espèce de particule est susceptible, sous sa forme ondulatoire, de transmettre une *interaction spécifique entre constituants d'une autre espèce… Lire la suite
HYPERSONS: Écrit par : Pierre TOURNOIS
Dans le chapitre "Interactions" : … À côté de* l'interaction phonon acoustique-phonon thermique responsable de l'atténuation des hypersons, de nombreux autres effets d'interactions peuvent exister : l'effet des dislocations, la diffraction par les défauts cristallins, les effets thermo-élastique, acousto-électrique dans les milieux semi-conducteurs, magnéto-élastique dans les milieux… Lire la suite
LUMIÈRE: Écrit par : Séverine MARTRENCHARD-BARRA
Dans le chapitre "Interaction lumière-matière" : … Il *est aisé de comprendre au premier degré par quel procédé un objet – rouge par exemple – nous apparaît d'une certaine couleur. Éclairée par de la lumière dite blanche (comme celle du soleil ou d'une ampoule), il ne renvoie vers notre œil qu'une partie du rayonnement incident – les composantes rouges de la lumière. Les autres composantes sont… Lire la suite
MAGNÉTISME: Écrit par : Damien GIGNOUX, Étienne de LACHEISSERIE, Louis NÉEL
Dans le chapitre "Interactions et structures magnétiques" : … Dans *la plupart des substances magnétiques, il existe des interactions entre porteurs élémentaires. L'interprétation quantique de ces interactions par Werner Heisenberg, en 1928, a montré qu'elles agissaient à courte distance et possédaient un caractère local. En règle générale, ces interactions favorisent soit le parallélisme soit l'… Lire la suite
MASSE, physique: Écrit par : Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, Bernard PIRE
Dans le chapitre "Masse et interactions" : … physique du xxi^e siècle. En effet, dans la physique quantique des particules et *des interactions fondamentales, la notion de masse présente plusieurs aspects des plus intéressants. Rappelons tout d'abord qu'une interaction entre deux particules est comprise, dans le formalisme de la théorie quantique des champs, comme l'échange… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État solide: Écrit par : Daniel CALÉCKI
Dans le chapitre " La cohésion des solides" : … une énergie, appelée énergie de cohésion ou de sublimation. Cette énergie traduit l'existence de *forces d'interaction – de liaisons – entre atomes. L'interaction entre deux atomes met en jeu deux types de forces antagonistes. Le premier est de nature répulsive : dès que deux atomes ou, de façon plus générale, deux ions ou deux molécules… Lire la suite
MATIÈRE (physique) - État liquide: Écrit par : Jean-Louis RIVAIL
Dans le chapitre "Les potentiels intermoléculaires et les modèles de l'état liquide" : … *Pour comprendre théoriquement l'état liquide, il convient d'avoir en mémoire qu'il existe toujours entre deux molécules neutres des forces présentant un caractère attractif à courte distance, que l'on nomme forces de Van der Waals. Elles se manifestent par un minimum de la courbe de variation de l'énergie d'interaction u(r) avec… Lire la suite
PARITÉ, physique: Écrit par : Bernard PIRE
… Transformation qui change toutes les coordonnées spatiales en leurs opposées. Les *interactions gravitationnelles, électromagnétiques et nucléaires fortes sont invariantes par parité. Les interactions faibles violent de façon maximale cette symétrie. Cette caractéristique proposée en 1956 par les physiciens chinois Tsung Dao Lee et Chen Ning Yang… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux: Écrit par : Maurice JACOB, Bernard PIRE
Dans le chapitre "La famille des bosons" : … *Les interactions entre particules élémentaires, sur lesquelles nous reviendrons plus en détail, correspondent à l'émission d'un champ et à la réaction à ce champ. L'archétype est le champ électrique, créé par la présence d'une particule chargée, qui influence d'autres éléments chargés. Ces champs ont une forme quantique qui associe la… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules: Écrit par : Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
Dans le chapitre "Détecteurs électroniques" : … ou à déterminer leur nature. Les problèmes varient suivant la nature des rayonnements dont *l'interaction avec la matière conditionne le choix du type de détecteur. Mais, en règle générale, l'impulsion électrique finale est commandée par l'interaction électromagnétique du rayonnement, ou du produit de ses réactions, avec les milieux… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons: Écrit par : Claude COHEN-TANNOUDJI, Jacques DUPONT-ROC, Gilbert GRYNBERG, Bernard PIRE
Dans le chapitre "L'interaction photon-particule" : … En *théorie quantique, l'interaction de la matière avec le champ électromagnétique est décrite en termes d'absorptions, d'émissions ou de diffusions de photons. Ainsi l'effet photoélectrique, qui correspond à l'ionisation d'un atome sous l'action d'un champ électromagnétique de fréquence ν, est-il le résultat de l'absorption d'un photon d'énergie… Lire la suite
PHONON: Écrit par : Jean-Paul BURGER
Les phonons, ou vibrations collectives d'un ensemble d'atomes en *interactions, représentent un des aspects les plus importants de la physique des solides. Ils interviennent dans des propriétés aussi diverses que la propagation d'ondes sonores, la chaleur spécifique, la conductivité thermique et électrique, la… Lire la suite
PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes: Écrit par : Roland OMNÈS
Dans le chapitre "Les fondements de la physique contemporaine" : … potentielle dans l'exemple classique de l'interaction gravitationnelle). Actuellement, il y a quatre types connus* d'interactions fondamentales ou, si l'on préfère, quatre contributions essentielles à l'énergie ou à l'hamiltonien d'interaction pour des systèmes quelconques de particules. Ce sont, respectivement, les interactions gravitationnelles,… Lire la suite
PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES: Écrit par : Bernard LE NEINDRE, Boris OKSENGORN, Jacques ROMAND, Boris VODAR
Dans le chapitre "Aspects fondamentaux" : … Les nuages électroniques des particules créent des forces *d'interactions comportant une partie attractive à longue distance et une partie répulsive à courte distance. Les forces attractives sont les forces de Van der Waals, dont la partie la plus importante correspond aux forces de London, c'est-à-dire aux couplages entre les dipôles correspondant… Lire la suite
RADIOÉLÉMENTS & RAYONNEMENTS IONISANTS: Écrit par : Jean-Louis BOUTAINE, René COPPENS, Pierre GUERIN de MONTGAREUIL, Richard HOURS, Jean-René PUIG
Dans le chapitre "Analyses par interactions nucléaires" : … *Les analyses par interactions nucléaires consistent à bombarder l'échantillon avec des neutrons, des particules chargées ou des photons durs, puis à analyser les divers rayonnements émis à la suite des interactions qui se produisent avec les noyaux, réactions nucléaires en particulier. Il peut s'agir soit de rayons γ « instantanés » émis à l'… Lire la suite
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques: Écrit par : François LEBRUN, Robert MOCHKOVITCH, Jacques PAUL
Dans le chapitre "Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques" : … La détection des rayons gamma cosmiques passe par leur *interaction avec les atomes du milieu détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé (effet photoélectrique), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie. Un photon un peu plus énergétique (de 0,2 à 5 MeV) est… Lire la suite
RAYONNEMENT, physique: Écrit par : Viorel SERGIESCO
… *Terme général désignant toute forme d'énergie en mouvement. Il s'agit le plus souvent d'un rayonnement ondulatoire, c'est-à-dire de la propagation d'un champ : rayonnement électromagnétique (ondes radioélectriques, rayons X, lumière, etc.), rayonnement élastique (son, ultrason, etc.), rayonnement gravitationnel (ondes gravitationnelles).… Lire la suite
SUPRACONDUCTIVITÉ: Écrit par : Étienne GUYON, Jérôme LESUEUR, Pierre NÉDELLEC
Dans le chapitre "Modèle microscopique de B.C.S." : … perturbations électriques ou magnétiques conduit à la conductivité infinie et à l'effet Meissner. *L'interaction attractive entre les électrons d'une paire peut être décrite schématiquement. Un électron de conduction se déplaçant dans le métal provoque sur son passage une déformation locale du réseau cristallin par l'attraction qu'il exerce sur… Lire la suite
SURFACE PHÉNOMÈNES DE: Écrit par : Jean-François JOANNY, Jean SUZANNE
Dans le chapitre "Interaction des surfaces avec le milieu extérieur" : … *Lorsqu'un atome de gaz rare (ou une molécule neutre) s'approche de la surface d'un solide, il subit une attraction qui résulte des forces de dispersion, ou forces de Van der Waals. Pour un solide semi-infini comportant une surface plane, l'interaction atome-surface à la distance z de la surface s'écrit (pour une distance z … Lire la suite
THERMONUCLÉAIRE ÉNERGIE: Écrit par : Robert DAUTRAY, Pascal GARIN, Michel GRÉGOIRE, Guy LAVAL, Jean-Paul WATTEAU, Joseph WEISSE
Dans le chapitre "Interaction du rayonnement laser avec la matière" : … *Il semblait, avant tout, primordial d'étudier le couplage du rayonnement laser avec la matière et d'évaluer la fraction ηP d'énergie laser cédée au cœur. Les expériences d'interaction entreprises dans les différents laboratoires (avec le faisceau d'un laser monochaîne focalisé au moyen d'une lentille sur une cible plane) confirmèrent,… Lire la suite
TURBULENCE: Écrit par : Fabien ANSELMET, Michel COANTIC, Gérard TAVERA
Dans le chapitre "La turbulence en interaction avec le rayonnement électromagnétique" : … *Toute variation ou fluctuation de masse spécifique, température, ou concentration en gaz ou particules affecte les propriétés optiques d'un milieu fluide : le rayonnement et la turbulence entrent donc dans des interactions variées, parfois d'une grande importance (astro- et géophysique, combustion, optique...). Tout d'abord, la célérité v … Lire la suite
UMKLAPP PROCESSUS: Écrit par : Viorel SERGIESCO
… *Processus d'interaction, d'un type particulier, ayant lieu entre particules (électrons) ou quasi-particules (phonons, photons, magnons, etc.) à l'intérieur d'un réseau cristallin. Tandis que, dans un processus « normal » (ou « N »), la conservation de l'impulsion ou de la quasi-impulsion totale est toujours vérifiée, elle ne l'est dans un processus… Lire la suite
UNIVERS: Écrit par : Jean AUDOUZE, James LEQUEUX
Dans le chapitre "Domaine subnucléaire" : … à révéler la nature la plus intime de la matière observable. Cette matière est gouvernée par quatre *interactions fondamentales (tabl. 1) : l'interaction forte (nucléaire), l'interaction faible (qui se manifeste par exemple par la désintégration du neutron en proton, électron et antineutrino), l'interaction électromagnétique… Lire la suite

Afficher la liste complète (39 références)

Retour en haut

Médias

Médias de cet article dans l'Encyclopædia Universalis :

Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte

Retour en haut

Accueil - Contact - À propos
Consulter les articles d'Encyclopædia Universalis : 0-9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Consulter les articles d'Encyclopædia Britannica.
© 2012, Encyclopædia Universalis France S.A. Tous droits de propriété industrielle et intellectuelle réservés.