Universalis
Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

INTERACTIONS (physique) Interaction électrofaible

Questions ouvertes

Selon la théorie électrofaible, l'interaction au niveau des leptons couple de façon fondamentale l'électron au neutrino électronique, le muon au neutrino muonique, le lepton tau au neutrino tauique. En d'autres termes, l'électron qui absorbe un boson W+ se transforme en un neutrino électronique. Mais quelle est la réaction équivalente du côté des quarks ? Pour expliquer la désintégration β du neutron, il semble qu'un quark d se transmute en un quark u lorsqu'il absorbe un boson W+ ou qu'il émet un boson W—. Quand on analyse les données expérimentales, on s'aperçoit que la nature a un peu compliqué les choses : le quark d se transmute plutôt en une superposition de quarks u, c et t. Le terme superposition est à prendre au sens de la superposition des ondes comme le formalisme quantique nous y invite. Les amplitudes de probabilité de chacune des transmutations des quark d, s et b sont les éléments d'un tableau de neuf nombres complexes, la « matrice Cabibbo-Kobayashi-Maskawa », en référence aux noms des théoriciens qui ont postulé ce mécanisme et établi ses propriétés. Déterminer cette matrice nécessite l'analyse fine de nombreuses réactions faibles, en particulier des désintégrations des mésons lourds contenant le quark b qui lui aussi se couple à une superposition de quarks u, c et t. Prédire ou expliquer les valeurs des éléments de cette matrice constitue un défi théorique majeur de la physique fondamentale.

Malgré la difficulté de la tâche, de nombreux physiciens ont tenté de déterminer la masse des neutrinos. Toutes leurs mesures sont compatibles avec une masse nulle, et cette propriété est incluse dans la description actuelle de l'interaction électrofaible. Cependant, en 1999, une équipe nippo-américaine a mis en évidence un phénomène d'oscillation de neutrinos : certains neutrinos électroniques émis par le Soleil se transforment pendant leur voyage vers la Terre en un type différent de neutrinos. Pour qu'une théorie parvienne à rendre compte de ce fait, il faut que les différents types de neutrinos aient des masses différentes et donc qu'au moins un neutrino ait une masse non nulle. Il faut de plus qu'il existe une matrice de mélange des neutrinos du même type que la matrice Cabibbo-Kobayashi-Maskawa des quarks. La déterminer nécessite un ambitieux programme expérimental, où un faisceau de neutrinos est « observé » à courte et à longue distance de son point de production. Ainsi un faisceau de neutrinos produit au Cern de Genève est mesuré dans le tunnel du Gran Sasso près de Rome. L'interaction électrofaible n'a certainement pas encore livré tous ses secrets.

— Bernard PIRE

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

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

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Enrico Fermi

Enrico Fermi

Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images

Chen-Ning Yang et Tsung-Dao Lee

Chen-Ning Yang et Tsung-Dao Lee

Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images

Abdus Salam

Abdus Salam

Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images

Afficher les 4 médias de l'article INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible

Autres références

  • INTERACTION (physique)

    • Écrit par Étienne KLEIN
    • 1 683 mots

    Dans la nature, les objets sont soumis à toutes sortes de forces qui s'exercent à distance. Ainsi, par exemple, deux masses s'attirent, deux charges électriques s'attirent ou se repoussent suivant leur signe. Les objets ont une action l'un sur l'autre : ils interagissent. La conception classique de...

  • AXION

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 2 118 mots
    • 2 médias
    ...théorie, la chromodynamique quantique (QCD, pour Quantum ChromoDynamics), construite au début des années 1970 pour rendre compte des manifestations de l’interaction forte liant quarks et gluons comme éléments fondamentaux de la matière nucléaire. Pour suivre le raisonnement des physiciens théoriciens,...

  • BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

    • Écrit par Daniel CALÉCKI
    • 946 mots

    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 ∼ 1023) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre...

  • CHAMP, physique

    • Écrit par Viorel SERGIESCO
    • 847 mots

    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...

  • CHAMPS THÉORIE DES

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 4 463 mots
    • 1 média
    ...électromagnétiques y est finie ; dans le vide, elle est égale à la célérité de la lumière. Toute action instantanée à distance y apparaît impossible, l'action d'une particule chargée sur une autre étant décomposée en trois processus : rayonnement d'un champ par une source, propagation de ce champ dans...
  • Afficher les 36 références

Voir aussi

Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

Rejoignez-nous

Inscrivez-vous à notre newsletter