INTERACTIONS (physique)Interaction nucléaire forte

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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.

La théorie de Yukawa et les mésons

En 1921, James Chadwick propose, à partir d'observations des collisions entre des rayons α et des noyaux atomiques, l'existence d'une force extrêmement intense. La description de cette force pose dès le départ une quantité de problèmes aux théoriciens, en particulier tant que l'existence et la nature du neutron ne sont pas solidement établies. En 1932, Werner Heisenberg propose une première théorie quantique (mais non relativiste) de ces nouvelles interactions intranucléaires sur la base d'échanges d'électrons ayant pour effet de créer un potentiel attractif de très courte portée entre les protons d'un noyau. Il reconnaît, de plus, que cette nouvelle force doit agir de façon comparable entre des neutrons ou entre des protons. Mais Heisenberg, comme la plupart des physiciens mystifiés par les étranges propriétés de la désintégration bêta, considère le neutron comme un état lié d'un proton et d'un électron et ne sépare pas les phénomènes dus à l'interaction forte de ceux dus à la radioactivité.

En 1934, le jeune physicien japonais Hideki Yukawa propose de décrire l'interaction nucléaire forte entre les nucléons comme un champ quantifié en nouvelles particules, les mésons. Selon sa théorie, ce champ quantique a les caractéristiques mathématiques du potentiel scalaire utilisé en électrodynamique. Comme l'échange de photons exprime l'interaction électromagnétique entre des particules chargées, l'échange de mésons (plus tard appelés π) induit les forces attractives entre [...]

Yukawa Hideki

Photographie : Yukawa Hideki

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Le physicien japonais Yukawa Hideki (1907-1981) obtint le prix Nobel en 1949 pour sa théorie mésique des forces nucléaires. 

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Yukawa Hideki

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Murray Gell-Mann

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Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte

Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte
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S.L.A.C.

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

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-nucleaire-forte/