INTERACTION NUCLÉAIRE FORTE

INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

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

L'interaction nucléaire forte, longtemps inaccessible, est responsable de la cohésion des divers noyaux atomiques. Sa compréhension a nécessité l'usage d'accélérateurs de particules, seuls outils capables de sonder la matière jusqu'à l'échelle où elle joue un rôle dominant. Sa description actuelle se fonde sur la théorie quantique des champs de quarks et de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-nucleaire-forte/#i_92307

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_92307

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 115 mots

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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chromodynamique-quantique/#i_92307

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_92307

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_92307

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_92307

HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 503 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Théorie des particules élémentaires »  : […] Pendant une vingtaine d'années (entre 1930 et 1950), ce fut l'étude du rayonnement cosmique qui resta la source principale de nos connaissances sur les propriétés du champ mésique. Heisenberg contribua activement à ces recherches ; il souligna notamment la différence fondamentale entre le champ mésique et le champ électromagnétique, résultant de la différence numérique entre les constantes qui dé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/werner-karl-heisenberg/#i_92307

HIGGS BOSON DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 571 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Le modèle standard des interactions fondamentales »  : […] La compréhension actuelle des forces fondamentales (si l'on excepte la gravitation qui échappe à cette description) repose sur trois piliers : la mécanique quantique qui associe onde et particule comme deux aspects d'un même objet physique, la théorie des champs qui explicite la propagation et les interactions de ces objets, les groupes de symétrie qui contraignent la description mathématique des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/boson-de-higgs/#i_92307

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_92307

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_92307

KENDALL HENRY (1926-1999)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 907 mots

Physicien américain né le 9 décembre 1926 à Boston (États-Unis) et décédé accidentellement le 15 février 1999, alors qu'il s'adonnait à la photographie en plongée dans un lac du parc naturel de Wakulla Springs en Floride. Prix Nobel de physique en 1990 pour la découverte expérimentale des quarks, Henry Kendall était un ardent défenseur de l'environnement et un des principaux artisans de la mobili […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/henry-kendall/#i_92307

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_92307

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_92307

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique

  • Écrit par 
  • Luc VALENTIN
  •  • 10 308 mots
  •  • 17 médias

La découverte d'un noyau minuscule au centre de l' atome date du début du siècle (Rutherford, 1911), mais c'est celle du neutron (Chadwick, 1932) qui lança la physique nucléaire sur ses bases actuelles. Depuis lors, en effet, on admet qu'un noyau de numéro atomique  Z et de nombre de masse  A comporte Z   protons et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/#i_92307

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

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

Dans le chapitre « Les interactions fondamentales »  : […] Les interactions fondamentales sont décrites dans le cadre des théories quantiques des champs. C'est le cas de la théorie électrofaible qui regroupe l'électrodynamique quantique et l'interaction faible. C'est aussi le cas de la chromodynamique quantique qui décrit l'interaction forte au niveau des quarks et des gluons. Ces théorie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_92307

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons

  • Écrit par 
  • Claude COHEN-TANNOUDJI, 
  • Jacques DUPONT-ROC, 
  • Gilbert GRYNBERG, 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 727 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre «  Gluons et bosons faibles »  : […] La quantification des champs associe aux interactions fondamentales l'échange de particules élémentaires. L'exemple le plus fameux est le photon, quantum du champ électromagnétique. De même, les interactions nucléaires fortes sont décrites par l'échange de gluons et les interactions faibles par l'échange de W chargés ou de Z neutres. Les gluons, W et Z sont des bosons élémentaires. Leur existenc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-bosons/#i_92307

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

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

Dans le chapitre « La structure du proton »  : […] Les expériences réalisées avec les premiers accélérateurs de particules dans les années 1950 et 1960 avaient montré que les protons et les neutrons ont une taille de l'ordre du femtomètre. Mais le pouvoir de résolution de ces gigantesques « microscopes » n'était pas suffisant pour explorer plus finement la nature des protons et autres « hadrons », objets dont la caractéristique essentielle est le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_92307

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Hadrons

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 239 mots
  •  • 2 médias

La famille des hadrons rassemble les nombreuses particules sensibles à l'interaction nucléaire forte, cette force extraordinairement intense qui assure la cohésion du noyau en confinant les nucléons – protons et neutrons – dans un tout petit volume, malgré la répulsion électrostatique entre les protons. On a longtemps considéré les hadrons comme des particules élémentaires mais on comprend depuis […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-hadrons/#i_92307

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

  • Écrit par 
  • Roland OMNÈS
  •  • 10 729 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Interactions fortes »  : […] Les interactions fortes sont, de loin, les plus intenses. L'exemple typique en est donné par les forces nucléaires qui lient les protons et les neutrons dans le noyau. Bien que ces forces soient très grandes à courte distance, elles décroissent très rapidement (exponentiellement) avec la distance entre les particules. Au-delà de quelques fermis (10 −15  m), elles sont dev […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-les-fondements-et-les-methodes/#i_92307

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_92307

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_92307

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_92307

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre «  Les symétries approchées »  : […] Un des ajouts essentiels du travail du physicien à celui du mathématicien est l'art des approximations. C'est déjà vrai dans la description des matériaux cristallins où la structure parfaitement périodique est une idéalisation de la situation concrète où les défauts sont si fréquents qu'ils jouent parfois un rôle essentiel dans les propriétés d'un échantillon réel. Cela n'empêche évidemment pas d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_92307

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_92307


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Interactions fondamentales

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Quelques caractéristiques des quatre interactions fondamentales Le quantum d'interaction qualifie la particule réelle ou théorique qui s'échange lors de l'interaction considérée; les mésons p et les photons sont couramment observés et ont donc une existence réelle Les «bosons... 

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Physique des particules

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Distinguer les constituants de la matière n'est pas facile Pour étudier ces particules dites élémentaires, on a besoin d'accélérateurs et d'ensembles de détection souvent gigantesques, comme ceux qui sont développés au Cern En effet, les microscopes les plus puissants ne permettent pas... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Unification des forces fondamentales, M. Crozon

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Michel Crozon, directeur de recherche dans le laboratoire de physique des particules au CNRS, nous énumère et explicite les différentes forces fondamentales qui gouvernent l'Univers et les théories actuelles découlant de l'étude des interactions entre les particules élémentaires : le... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte

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L'interaction nucléaire forte est due à l'échange de gluons entre quarks ou entre gluons, comme le montrent ces diagrammes de Feynman élémentaires 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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S.L.A.C.

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L'accélérateur linéaire SLAC (Stanford Linear Accelerator Center), en Californie, a permis pour la première fois, en 1967-1968, de démontrer la présence d'entités élémentaires à l'intérieur même des protons: les quarks Le SLAC est le plus long des accélérateurs linéaires au monde:... 

Crédits : Stanford Linear Accelerator Center

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Yukawa Hideki

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Le Japonais Yukawa Hideki (1907-1981), Prix Nobel de physique en 1949, pour sa théorie mésique des forces nucléaires 

Crédits : Hulton Getty

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Interactions fondamentales
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Physique des particules
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Unification des forces fondamentales, M. Crozon
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Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte
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S.L.A.C.
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Yukawa Hideki
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