INTERACTIONS (physique)Interaction électrofaible
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La théorie de Fermi
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
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 [...]
Chen-Ning Yang et Tsung-Dao Lee
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Les Américains d'origine chinoise Chen-Ning Yang et Tsung-Dao Lee reçoivent, en 1957, le prix Nobel de physique pour la mise en évidence de la non-conservation de la parité.
Crédits : Hulton Getty
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Écrit par :
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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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 […] Lire la suite
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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
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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 nu […] Lire la suite
BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES
Dans un atome isolé, les électrons se répartissent, en obéissant au principe de Pauli, entre des niveaux d'énergie bien déterminés, pratiquement sans largeur. Quand on rapproche par la pensée N atomes (avec N ∼ 10 23 ) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre les atomes, on est en droit de dire que chaque niveau atomique d'énergie ε i donne naissance à N niveaux équivalents […] Lire la suite
CHAMP, physique
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 classer les champs d'après leur nature physique : champ thermiq […] Lire la suite
CHAMPS THÉORIE DES
Dans le chapitre « Calculs perturbatifs et diagrammes de Feynman » : […] La méthode de calcul des observables physiques qui s'est révélée la plus féconde en théorie quantique des champs est fondée sur la théorie mathématique des développements en série. L'idée est de raffiner un résultat par des approximations successives : on considère d'abord que les champs présents dans la réaction étudiée sont libres et que leurs interactions se réduisent à l'échange d'un seul qua […] Lire la suite
CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE
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
CINÉTIQUE DES FLUIDES THÉORIE
Dans le chapitre « Potentiels d'interaction » : […] Pour pouvoir analyser les phénomènes de collision élastique dans un fluide dilué, il faut donc connaître la loi d'interaction ϕ( r ), et l'on considère alors divers cas selon la nature du fluide observé : – Dans un plasma complètement ionisé, toutes les particules ont une charge électrique, et l'énergie potentielle d'interaction entre une particule de charge Z 1 e et une particule de charge Z 2 e […] Lire la suite
COMPTON EFFET
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COSMOLOGIE
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 électrons sont liés aux noyaux pour former des atomes élect […] Lire la suite
EFIMOV VITALY (1938- )
Physicien russe, Vitaly N. Efimov est né en 1938 à Leningrad (aujourd’hui Saint-Pétersbourg). Après sa thèse soutenue en 1966 à l’institut physico-technique Ioffe de cette ville, Efimov a publié en décembre 1970 un court article de deux pages intitulé « Niveaux d’énergie dus aux forces résonantes à deux corps dans un système à trois corps » dans la revue européenne Physics Letters . Il y démontr […] Lire la suite
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GELL-MANN MURRAY (1929-2019)
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GRENATS
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Pour citer l’article
Bernard PIRE, « INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-electrofaible/