CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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 présents dans les protons et les neutrons. Des gluons de masse nulle, porteurs eux aussi d'une charge de « couleur », sont les messagers de cette interaction élémentaire. De multiples travaux théoriques sont à l'origine de cette théorie dont de nombreuses conséquences ont été vérifiées expérimentalement.

—  Bernard PIRE

Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Classification


Autres références

«  CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE  » est également traité dans :

CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 478 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre «  Unification des interactions »  : […] En imposant qu'une théorie des champs respecte la symétrie ayant pour groupe de jauge le produit SU(2) × U(1) , le physicien américain Steven Weinberg (né en 1933) et son collègue pakistanais Abdus Salam (1926-1996) réussirent à unifier en une seule théorie des processus aussi dissemblables que les interactions électromagnétiques et la désintégration nucléaire β. L'interaction électrofaible décri […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-champs/#i_84395

EXISTENCE DU GLUON

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 188 mots

Les chercheurs du centre Desy à Hambourg (Allemagne) mettent en évidence, en 1979, l'existence du gluon. Par une analyse précise de la topologie des trajectoires de particules créées dans l'annihilation d'un électron et d'un positon à haute énergie, les physiciens ont montré, cette année-là, que dans quelque 10 p. 100 des cas, les particules produites se regroupent en trois jets. C'est le signe de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/existence-du-gluon/#i_84395

GELL-MANN MURRAY (1929- )

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 389 mots

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 idées les plus fécondes de la théorie moderne des par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/murray-gell-mann/#i_84395

GLUONS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 217 mots

Particule élémentaire dont l'échange entre deux autres particules caractérise l'interaction nucléaire forte. De masse nulle, neutre électriquement, cette particule de moment angulaire intrinsèque (ou spin) égal à h /2π, où h est la constante de Planck, est l'équivalent du photon dans la théorie de la chromodynamique quantique. Il porte une charge dite […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gluons/#i_84395

GROSS DAVID (1941- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 405 mots

Né à Washington le 19 février 1941, le physicien américain David Gross est petit-fils d'immigrants juifs d'Europe orientale établis sur la côte est des États-Unis au début du xx e  siècle. Fils d'un juriste, il passe son enfance à Arlington (Virginie), dans la banlieue de Washington. En 1953, son père est envoyé par l'administration Eisenhower à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-gross/#i_84395

INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 945 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La chromodynamique quantique »  : […] Les développements théoriques novateurs des années 1967-1972 permettent d'accéder à la compréhension moderne de l'interaction nucléaire forte. Dans le cadre de la chromodynamique, théorie quantique des champs construite à partir du modèle qu'est l'électrodynamique quantique, l'interaction nucléaire forte est la manifestation de quelques processus élémentaires mettant en jeu les quarks et les gluo […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-nucleaire-forte/#i_84395

INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 612 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les théories de jauge  »  : […] En 1918, la mathématicienne allemande Emmy Noether démontre que l'invariance d'une théorie physique par rapport à une transformation continue se traduit par l'existence d'une quantité conservée. Hermann Weyl applique cette idée à l’électromagnétisme et à une transformation qui dilate l'échelle des longueurs, qu’il appelle « transformation de jauge ». Dans le cadre de la nouvelle mécanique quant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-unification-des-forces/#i_84395

JAUGE THÉORIE DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 476 mots

Les expériences de diffusion d'électrons sur les protons posaient depuis 1968 une énigme aux physiciens des particules élémentaires. Le physicien américain James D. Bjorken avait en effet démontré qu'elles étaient très difficilement interprétables à moins d'admettre que les électrons étaient diffusés sur des sous-constituants des nucléons et que ceux-ci – qu'il appelait « partons » – étaient qua […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-de-jauge/#i_84395

NEUTRON

  • Écrit par 
  • Bernard SILVESTRE-BRAC
  •  • 2 268 mots

Dans le chapitre « Une particule composite »  : […] La théorie moderne de l'interaction forte est appelée chromodynamique quantique (QCD). Toute particule complexe est un assemblage d'éléments fondamentaux, les quarks et les gluons. La QCD prédit que les quarks maintiennent leur cohésion en échangeant sans arrêt des gluons. Ces éléments fondamentaux possèdent une couleur, degré de liberté spécifique qu'il ne faut pas confondre avec la couleur trad […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neutron/#i_84395

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 108 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Physique hadronique »  : […] L'étude des noyaux les plus simples – et parmi eux le proton – se confond de fait avec l'étude des systèmes de quarks et de gluons confinés par l'interaction forte. Ces systèmes liés sont appelés hadrons et se partagent entre mésons (de spin multiple pair de h / 4π) et baryons (de spin multiple impair de h / 4π), d'où le nom de physique hadronique pour c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/#i_84395

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

  • Écrit par 
  • Marc LEFORT, 
  • Bernard PIRE
  •  • 7 204 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre «  Les faisceaux d'ions ultrarelativistes »  : […] Accélérer de plus en plus les particules élémentaires jusqu'à leur conférer des énergies gigantesques a été l'un des moteurs de la compréhension des interactions fondamentales. Jusque dans les années 1980, cette fièvre des hautes énergies n'avait pas atteint le domaine des faisceaux d'ions et les physiciens nucléaires n'étudiaient guère que les réactions dans lesquelles les énergies des faisceaux […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-faisceaux-d-ions-lourds/#i_84395

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 162 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « La physique des particules des années 1970 »  : […] On comprend comment les quarks peuvent se manifester à l'intérieur d'un hadron sans pouvoir en être extraits : c'est le cadre de la chromodynamique quantique. La théorie électrofaible est proposée par Sheldon Glashow, Abdus Salam , Steeven Weinberg et Gerhard'tHooft et une de ses conséquences clés, l'existence d'un nouveau mode d'interaction faible sans échange de charge, l'interaction par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_84395

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 242 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « La chromodynamique quantique »  : […] Les approfondissements théoriques des années 1970 allaient résoudre ce paradoxe. On s'était aperçu que l'électrodynamique quantique, que les succès impressionnants pour décrire électrons et photons avaient solidement établie comme modèle de théorie fondamentale prédictive, découle d'un principe d'invariance par rapport à une symétrie abstraite, dite de jauge. Faire une transformation de jauge équ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_84395

PHYSIQUE - Physique et informatique

  • Écrit par 
  • Claude ROIESNEL
  •  • 6 728 mots

Dans le chapitre « Physique subatomique »  : […] La branche de la physique qui consomme la plus grande puissance de calcul est probablement la simulation de la chromodynamique quantique. Cette théorie est censée décrire comment les quarks et les gluons se lient pour former les particules qui interagissent fortement et qu'on observe dans les accélérateurs. Pour modéliser la chromodynamique quantique sur ordinateur, il faut d'abord discrétiser l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-physique-et-informatique/#i_84395

PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 780 mots

Dans le chapitre « LA CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE ET LES PHASES DE LA MATIÈRE ÉLÉMENTAIRE »  : […] La chromodynamique quantique décrit les forces nucléaires responsables de la cohésion des noyaux atomiques comme dues aux interactions entre quarks, antiquarks et gluons. Proposée au début des années 1970, cette théorie rend compte de nombreuses observations et mesures expérimentales et est maintenant considérée comme une pièce essentielle du modèle standard de l'Univers. Elle présente une caract […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/plasma-de-quarks-et-de-gluons/#i_84395

POLITZER DAVID HUGH (1949- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 280 mots

Né le 31 août 1949 à New York, le physicien américain Hugh David Politzer a suivi les cours du célèbre lycée scientifique du Bronx (le Bronx High School of Science) avant de commencer ses études universitaires à l'université du Michigan puis à l'université Harvard où il soutient sa thèse de doctorat en 1974 sous la direction de Sydney Coleman. En juillet 1974, son article « La liberté asymptotiqu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/david-hugh-politzer/#i_84395

PROTON

  • Écrit par 
  • Nicole d' HOSE
  •  • 4 575 mots

Dans le chapitre «  Mise en évidence de la structure en quarks et confinement »  : […] La mise en évidence de l'existence des quarks au sein du proton date de la fin des années 1960. Elle a été réalisée par une collaboration menée par deux physiciens américains Jerome I. Friedman, Henry W. Kendall, et un physicien canadien Richard E. Taylor (Prix Nobel en 1990). L'accélérateur de Stanford, mis en service en 1967, permet d'obtenir des faisceaux d'électrons atteignant des énergies de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/proton/#i_84395

SPIN DU PROTON

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 546 mots

Dans le chapitre « Quarks et gluons, particules élémentaires du noyau atomique »  : […] Tout atome se compose d'un noyau de charge positive autour duquel gravitent des électrons chargés négativement. On sait depuis les années 1930 que ce noyau est un assemblage de protons et de neutrons dont la cohésion est due à une interaction extraordinairement intense, l'interaction nucléaire forte. Des expériences effectuées à la fin des années 1960, au cours desquelles on faisait entrer en col […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spin-du-proton/#i_84395

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre «  Les symétries de jauge »  : […] On a vu que la conservation de l'énergie s'exprime comme la conséquence de l'invariance des lois physiques dans le temps ; autrement dit, puisque le fait de changer la définition du calendrier ne modifie en rien les forces subies et les trajectoires suivies par des objets, il existe une quantité conservée qu'on appelle énergie du système. Si les professeurs de physique insistent sur cette loi de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_84395

WILCZEK FRANK (1951- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 431 mots

Petit-fils d'émigrés polonais et italiens s'étant établis comme artisans dans l'île de Long Island près de New York, le physicien américain Frank Wilczek est né le 15 mai 1951 à New York où il passe toute sa jeunesse. Après des études élémentaires dans les écoles publiques du quartier de Queens, il rejoint l'université de Chicago où il obtient son diplôme de bachelor of science […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/frank-wilczek/#i_84395

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/chromodynamique-quantique/