INTERACTIONS (physique)Interaction nucléaire forte
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Les quarks
À la fin des années 1960, les interactions fortes semblent défier la théorie quantique des champs, alors que ce cadre théorique issu des révolutions relativiste et quantique décrit avec une précision stupéfiante les processus électromagnétiques. La structure des noyaux atomiques, leurs déformations, leurs fusions ou leurs fissions échappent aux prédictions de ce formalisme. On n'arrive même pas à rendre compte des mesures obtenues lors des collisions de protons. Les physiciens sont décontenancés par la multiplication des particules découvertes dans l'analyse des clichés de chambre à bulles. L'étude patiente de ces dizaines de « hadrons » permet cependant aux théoriciens de découvrir au début des années 1960 la trace d'un ordre caché : nucléons et mésons semblent être des états composites, faits de quarks et d'antiquarks, selon le terme inventé par Murray Gell-Mann pour désigner ce qu'on n'ose pas encore appeler « particules élémentaires ».
Deux découvertes fondamentales font alors progresser de façon spectaculaire la compréhension des interactions fortes. L'expérience menée au nouvel accélérateur linéaire à électrons de Stanford en Californie (S.L.A.C., Stanford Linear Accelerator of California), en 1967-1968, permet de démontrer la présence de structures ponctuelles chargées à l'intérieur du proton. La mesure de la probabilité qu'un électron soit violemment dévié lors de sa collision avec un noyau de la cible d'hydrogène renouvelle l'expérience qui avait permis à Ernest Rutherford de découvrir le noyau atomique. Le proton, à son tour, n'apparaît plus comme un objet diffus mais bien comme constitué de quarks. De plus, le bilan d'énergie montre la présence de particules électriquement neutres, qu'on appellera gluons. Par ailleurs, en novembre 1974, on identifie un nouveau méson (noté ψ) aux propriétés surprenantes : sa grande masse (plus de trois fois celle du proton) et sa relative longue durée de vie montrent une étonnante diminution de l'intensité des interactions fortes responsables de sa désintégration [...]
Diagramme de Feynman de l'interaction nucléaire forte
Dessin
L'interaction nucléaire forte est due à l'échange de gluons entre quarks ou entre gluons, comme le montrent ces diagrammes de Feynman élémentaires.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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Écrit par :
- Bernard PIRE : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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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 ph […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/champ-physique/#i_14600
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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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/#i_14600
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vitaly-efimov/#i_14600
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GELL-MANN MURRAY (1929- )
Physicien théoricien américain, né à New York le 15 septembre 1929. Nommé en 1952 professeur assistant à l'université de Chicago, Gell-Mann rejoint en 1955 le California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Il y est nommé professeur de physique théorique en 1967. Lauréat du prix Nobel de physique en 1969, Gell-Mann est à l'origine des idées les plus fécondes de la théorie moderne des par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/murray-gell-mann/#i_14600
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Dans le chapitre « Structure cristalline » : […] C'est la structure cristalline qui détermine la nature des interactions magnétiques. La structure grenat se classe dans l'holoèdre du système cubique appartenant au groupe d'espace I à 3d-O h 10 . Chaque cellule unité contient huit unités de formule A 3 B 2 C 3 O 12 . Les atomes métalliques (cations) A, B et C se trouvent dans des sites cristallographiques bien définis, en […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/grenats/#i_14600
HAROCHE SERGE (1944- )
Né le 11 septembre 1944 à Casablanca, Serge Haroche intègre en 1963 l'École normale supérieure (E.N.S.), où il passe l'agrégation de physique et un doctorat de troisième cycle. Entré au C.N.R.S., il soutient, en 1971, un doctorat d'État préparé sous la direction de Claude Cohen-Tannoudji. Il est nommé professeur à l'université Pierre-et-Marie-Curie en 1975. Il occupe la chaire de physique quantiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/serge-haroche/#i_14600
HEISENBERG WERNER KARL (1901-1976)
Dans le chapitre « Théorie quantique des champs » : […] Dès 1927, Paul Dirac avait étendu hardiment la portée de l'algèbre quantique à des systèmes d'un nombre indéfini d'éléments, tels que les quanta de rayonnements électromagnétiques qui peuvent être créés ou annihilés dans les processus d'émission ou d'absorption. En outre, il avait découvert une formulation relativiste de la mécanique quantique des particules (telles que les électrons) qui sont do […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/werner-karl-heisenberg/#i_14600
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Dans le chapitre « Interactions » : […] À côté de l'interaction phonon acoustique-phonon thermique responsable de l'atténuation des hypersons, de nombreux autres effets d'interactions peuvent exister : l'effet des dislocations, la diffraction par les défauts cristallins, les effets thermo-élastique, acousto-électrique dans les milieux semi-conducteurs, magnéto-élastique dans les milieux ferromagnétiques. Sont également possibles des i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hypersons/#i_14600
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MASSE, physique
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MATIÈRE (physique) - État liquide
Dans le chapitre « Les potentiels intermoléculaires et les modèles de l'état liquide » : […] Pour comprendre théoriquement l'état liquide, il convient d'avoir en mémoire qu'il existe toujours entre deux molécules neutres des forces présentant un caractère attractif à courte distance, que l'on nomme forces de Van der Waals. Elles se manifestent par un minimum de la courbe de variation de l'énergie d'interaction u ( r ) avec la distance. Dans le c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-liquide/#i_14600
PARITÉ, physique
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_14600
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux
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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Bosons
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PHONON
Les phonons, ou vibrations collectives d'un ensemble d'atomes en interactions, représentent un des aspects les plus importants de la physique des solides. Ils interviennent dans des propriétés aussi diverses que la propagation d'ondes sonores, la chaleur spécifique, la conductivité thermique et électrique, la supraconductivité, la ferro-électricité. On peut comprendre l'existence de telles vibrat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/#i_14600
PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes
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PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES
Dans le chapitre « Aspects fondamentaux » : […] Les nuages électroniques des particules créent des forces d'interactions comportant une partie attractive à longue distance et une partie répulsive à courte distance. Les forces attractives sont les forces de Van der Waals, dont la partie la plus importante correspond aux forces de London, c'est-à-dire aux couplages entre les dipôles correspondant aux électrons. Les forces répulsives sont dues à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-et-chimie-des-hautes-pressions/#i_14600
RAYONNEMENT, physique
Terme général désignant toute forme d'énergie en mouvement. Il s'agit le plus souvent d'un rayonnement ondulatoire , c'est-à-dire de la propagation d'un champ : rayonnement électromagnétique (ondes radioélectriques, rayons X, lumière, etc.), rayonnement élastique (son, ultrason, etc.), rayonnement gravitationnel (ondes gravitationnelles). Par extension, on appelle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-physique/#i_14600
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques
Dans le chapitre « Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques » : […] La détection des rayons gamma cosmiques passe par leur interaction avec les atomes du milieu détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé ( effet photoélectrique ), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie. Un photon un peu plus énergétique (de 0,2 à 5 MeV) est plutôt diffusé, avec changement d'éner […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-gamma-cosmiques/#i_14600
SUPRACONDUCTIVITÉ
Dans le chapitre « Modèle microscopique de B.C.S. » : […] L'état d'ordre supraconducteur est analogue à celui d'un solide ou d'un composé ferromagnétique. La « rigidité » du supraconducteur devant des perturbations électriques ou magnétiques conduit à la conductivité infinie et à l'effet Meissner. L'interaction attractive entre les électrons d'une paire peut être décrite schématiquement. Un électron de conduction se déplaçant dans le métal provoque sur […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/supraconductivite/#i_14600
SURFACE PHÉNOMÈNES DE
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Dans le chapitre « Interaction à très hauts flux » : […] Au début des années 1990, l'interaction laser-plasma a été le théâtre d'une véritable révolution avec l'avènement des lasers ultra-intenses. À la fin des années 1980, une technique d'amplification d'impulsions électromagnétiques, initialement appliquée aux radars, a été transposée aux lasers et a permis de multiplier par mille la puissance crête délivrée par un laser. Pour cela, une impulsion ult […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-thermonucleaire/#i_14600
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UMKLAPP PROCESSUS
Processus d'interaction, d'un type particulier, ayant lieu entre particules (électrons) ou quasi-particules (phonons, photons, magnons, etc.) à l'intérieur d'un réseau cristallin. Tandis que, dans un processus « normal » (ou « N »), la conservation de l'impulsion ou de la quasi-impulsion totale est toujours vérifiée, elle ne l'est dans un processus « Umklapp » (ou « U ») qu'à condition de faire in […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/processus-umklapp/#i_14600
UNIVERS
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_14600
Voir aussi
Pour citer l’article
Bernard PIRE,
« INTERACTIONS (physique) -
