INTERACTIONS (physique)Interaction électrofaible

En 1933, Enrico Fermi propose une première théorie des interactions faibles. Il met alors en œuvre la théorie quantique des champs, c'est-à-dire qu'il considère, comme Dirac l'a proposé pour l'électromagnétisme, un formalisme où un processus est décrit par l'action d'opérateurs de création ou d'annihilation de champs. Il associe à chaque transition d'un neutron vers un proton la création d'un électron et d'un neutrino. Comme un courant électromagnétique peut faire apparaître une paire électron-positon, un courant faible se matérialise en un électron et un antineutrino. Cette théorie a le grand mérite de montrer l'universalité d'un certain nombre de phénomènes de désintégrations de particules et de noyaux en les analysant comme les conséquences d'un même mécanisme sous-jacent. Mais elle n'est pas mathématiquement cohérente dans le sens qu'elle ne permet pas de calculer par approximations successives les grandeurs observables.

Enrico Fermi

Photographie

Enrico Fermi (1901-1954), physicien italien émigré aux États-Unis, s'orienta dès 1932 vers la physique nucléaire. Il reçut en 1938 le prix Nobel de physique pour ses travaux concernant l’étude des éléments radioactifs artificiels produits par un bombardement de neutrons. Le 2 décembre... 

Crédits : Hulton Getty

Afficher

En 1956, des données fournies par l'accélérateur de particules de Brookhaven, près de New York, semblent inexplicables. Deux jeunes théoriciens, Chen-Ning Yang et Tsung-Dao Lee, montrent que le mystère se dissipe si l'interaction faible, contrairement à toutes les autres forces de la nature, ne respecte pas la symétrie de parité, aussi appelée symétrie-miroir (la transformation de parité P fait passer toutes les coordonnées spatiales en leurs opposées). En quelques mois, cette hypothèse est confirmée expérimentalement par l'équipe de la physicienne Wu Chien-Shiung, qui montre que la désintégration β des noyaux radioactifs de cobalt 60 distingue bien la droite de la gauche. Cette violation est maximale, dans le sens que le transformé par parité d'un neutrino n'existe pas. De plus, on s'aperçoit rapidement qu'une autre symétrie, la « conjugaison de charge (C) » qui associe l'antimatière à la matière, est aussi violée : l'antin [...]