INTERACTIONS FONDAMENTALES

INTERACTIONS (physique) - Vue d'ensemble

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 848 mots

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 s'expriment qu'à très courte distance et dont la description […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-vue-d-ensemble/#i_85708

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_85708

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_85708

CINQUIÈME FORCE HYPOTHÈSE DE LA

  • Écrit par 
  • Nicolas WITKOWSKI
  •  • 856 mots
  •  • 1 média

Des quatre forces fondamentales de la nature, la plus anciennement connue est aussi la plus mystérieuse. Alors que les interactions électromagnétiques forte et faible s'intègrent relativement bien dans un schéma théorique commun dit de grande unification, la gravitation reste une des grandes questions ouvertes de la physique. En janvier 1986, tandis que les expérimentateurs commençaient à install […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hypothese-de-la-cinquieme-force/#i_85708

CORDES THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Alexis DURAND
  •  • 1 448 mots

Les premières décennies du xx e  siècle furent marquées par les grandes avancées conceptuelles établissant les formalismes relativistes et quantiques, couronnées par l'établissement de l'électrodynamique quantique qui décrit de façon remarquablement précise les interactions entre la lumière et la matière. Les années 1965-1975 virent progresser de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-cordes/#i_85708

FORMULATION DE LA THÉORIE ÉLECTROFAIBLE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 167 mots

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 soient issues d'une même interaction électrofaible dont le vecteur est un trip […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/formulation-de-la-theorie-electrofaible/#i_85708

GLASHOW SHELDON LEE (1932- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 335 mots

Né le 5 décembre 1932 à Manhattan, Sheldon Lee Glashow est le fils de juifs russes émigrés au début du xx e  siècle. Après des études à New York (à la Bronx High School) puis à l'université Cornell, il soutint sa thèse en 1959 à Harvard. Après des séjours de durées diverses au Cern à Genève, au Caltech de Pasadena et dans les universités Stanford […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/sheldon-lee-glashow/#i_85708

HAWKING STEPHEN WILLIAM (1942-2018)

  • Écrit par 
  • Simon MITTON
  • , Universalis
  •  • 2 502 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La théorie physique générale »  : […] Stephen Hawking a travaillé presque exclusivement sur une théorie de la totalité. Il existe en physique quatre interactions fondamentales : la gravitation – qui est décrite par la relativité générale –, la force électromagnétique et les forces nucléaires forte et faible. Les physiciens avaient réussi à élaborer une théorie unique qui unifie l'électromagnétisme et les forces nucléaires forte et fa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/stephen-william-hawking/#i_85708

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_85708

INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle

  • Écrit par 
  • Alain KARASIEWICZ, 
  • Marie-Antoinette TONNELAT
  •  • 1 962 mots
  •  • 2 médias

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 planète. La théorie qui aujourd'hui rend le mieux […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-gravitationnelle/#i_85708

INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme

  • Écrit par 
  • Bernard DIU
  •  • 4 620 mots
  •  • 7 médias

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 eux-mêmes, relèvent fondamentalement de l'électromagné […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-electromagnetisme/#i_85708

INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 109 mots
  •  • 4 médias

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 semblable où un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-electrofaible/#i_85708

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 gluons. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-nucleaire-forte/#i_85708

INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

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

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 nucléaires faible et forte − sont à l'origine de to […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-unification-des-forces/#i_85708

MASSE, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND, 
  • Bernard PIRE
  •  • 4 054 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Masse et interactions »  : […] Nous savons que la matière est composée d'atomes, eux-mêmes composés d'électrons et d'un noyau constitué de particules plus fondamentales : les quarks et gluons, qui forment les nucléons, regroupés dans le noyau. L'affirmation que la masse d'un corps quelconque est fournie par celle de ses constituants, même en tenant compte pour être plus précis du défaut de masse évoqué plus haut, semble complèt […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masse-physique/#i_85708

HIGGS MÉCANISME DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 376 mots
  •  • 2 médias

En 1964, les physiciens belges Robert Brout et François Englert, d'une part, et leur collègue écossais Peter Higgs , d'autre part, introduisent le concept de symétrie de jauge spontanément brisée. Dans deux articles aux titres quasi identiques « Symétrie brisée et la masse des mésons vecteurs de jauge  » et « Symétries brisées, particules de masse nulle et champs de jauge […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanisme-de-higgs/#i_85708

PARITÉ, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 164 mots

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 fut vérifiée quelques mois plus tard par l'observat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/parite-physique/#i_85708

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_85708

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_85708

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

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

Dans le chapitre « Les fondements de la physique contemporaine »  : […] Le cadre dans lequel se situe la physique contemporaine est celui d'un espace et d'un temps qui sont bien définis pour un observateur déterminé. Si l'on veut s'affranchir de cette référence à l'observation, il est nécessaire de tenir compte de la manière dont les mesures de distance et de temps sont affectées par le mouvement des appareils de mesure, ce qui se fait naturellement dans le cadre plus […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-les-fondements-et-les-methodes/#i_85708

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2013

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 361 mots
  •  • 2 médias

Le prix Nobel de physique récompense en 2013 le physicien théoricien belge François Englert (né le 6 novembre 1932 à Etterbeek [Bruxelles]) et son collègue britannique Peter Ware Higgs (né le 29 mai 1929 à Wallsend [Newcastle]) , qui ont proposé en 1964 un mécanisme non conventionnel pour expliquer certaines propriétés des interactions fondamentales du monde physique, comme la gravitation. Cet […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2013/#i_85708

RELATIVITÉ - Relativité générale

  • Écrit par 
  • Thibault DAMOUR, 
  • Stanley DESER
  •  • 12 096 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Relativité générale, théorie quantique et unification »  : […] Nous n'avons jusqu'ici examiné que la relativité générale classique, qui est pertinente pour décrire la gravitation à l'échelle macroscopique, mais insuffisante pour étudier l'interaction gravitationnelle à l'échelle microscopique, où entre en jeu le caractère quantique des particules élémentaires. Nous avons déjà noté, à propos de la radiation thermique des trous noirs de Hawking, qu'un champ gr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/relativite-relativite-generale/#i_85708

SALAM ABDUS (1926-1996)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 663 mots
  •  • 1 média

Né à Jhang (actuellement Jhang Maghiana, au Pakistan) le 29 janvier 1926, dans une famille « pieuse et instruite », Abdus Salam est mort, le 21 novembre 1996 à Londres, de la maladie de Parkinson. Lycéen exceptionnellement doué à Lahore, il avait bénéficié d'une bourse pour poursuivre des études supérieures en Grande-Bretagne ; il obtint son doctorat à Cambridge en 1951. De retour au Pakistan, sa […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/abdus-salam/#i_85708

SYMÉTRIE CP VIOLATION DE LA

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 395 mots

L' observation d'un mode de désintégration particulier d'un méson K neutre montre en 1964 qu'une symétrie liant matière et antimatière n'est pas respectée par la nature. Les années 1950 et 1960 étaient riches en découvertes de nouvelles particules élémentaires ; après les mésons π légers, qui semblaient jouer le rôle de médiateurs des forces nucléaires, on avait identifié les mésons K portant un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/violation-de-la-symetrie-cp/#i_85708

SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 5 990 mots

Dans le chapitre «  LES SYMÉTRIES BRISÉES »  : […] Lorsqu'un problème physique admet une symétrie décrite mathématiquement par un groupe G, chaque solution n'est pas forcément invariante par G. En fait, c'est plutôt l'ensemble des solutions qui est invariant par G. Un exemple classique est la cristallisation d'un liquide. Lorsque la température décroît, l'isotropie (c'est-à-dire l'équivalence de toutes les directions) de l'ensemble des atomes dis […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/symetries-physique/#i_85708

UNIVERS

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE, 
  • James LEQUEUX
  •  • 6 635 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre « Domaine subnucléaire »  : […] Un nombre grandissant de particules élémentaires subnucléaires est découvert par les physiciens, qui parviennent 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 désintégrati […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/univers/#i_85708

WEINBERG STEVEN (1933- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 439 mots

Né le 3 mai 1933 à New York, Steven Weinberg fit ses études à New York puis à l'université Cornell (dans l'État de New York) et soutint, en 1957 à Princeton, sa thèse sur les effets de l'interaction forte dans les processus dominés par l'interaction faible. Chercheur à l'université de Californie à Berkeley de 1959 à 1966, il s'intéressa à de multiples problèmes en théorie quantique des champs, en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/steven-weinberg/#i_85708


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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... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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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... 

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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... 

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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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