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INTERACTIONS (physique) Unification des forces

L'unification électromagnétique

Découvrir que la foudre, l'orientation des boussoles et les lois de l'optique procèdent d'une même force fondamentale nécessitait qu'un nombre considérable d'expériences, effectuées avec des moyens techniques de plus en plus perfectionnés, dégagent les lois auxquelles ces phénomènes obéissent. Dès la fin du xviiie siècle, les expériences de Benjamin Franklin (1706-1790), de Henri Cavendish (1731-1810) et de Charles Coulomb (1736-1806) montrent l'existence d'une force électrostatique variant avec la distance, à l'instar de la force de Newton. Les physiciens du xixe siècle furent nombreux à conjuguer leurs efforts, mais c'est à Michael Faraday (1791-1867), André-Marie Ampère (1775-1836) et James Clerk Maxwell (1831-1879) que l'on attribue généralement la réalisation de cet ambitieux programme unificateur. Faraday, en particulier, expérimentateur de génie, découvre en 1831 l'induction, c'est-à-dire l'apparition d'un champ électrique au voisinage d'un champ magnétique variable, et propose de décrire l'action de l'électricité en termes d'influence plutôt que de mouvement ; le concept de champ (un objet mathématique déterminé par l’ensemble des valeurs d’une grandeur physique en tous les points de l’espace qu’il occupe), qui reprend cette intuition, allait se révéler extrêmement fécond.

Maxwell généralise et formalise ces résultats en 1872 en leur donnant une forme quasi définitive. Désormais, les phénomènes électriques et magnétiques se comprennent tous comme la propagation d'ondes se déplaçant à une vitesse dont la mesure révèle qu'elle est si proche de celle de la lumière que Maxwell en infère que les phénomènes lumineux ne sont rien d'autre que des oscillations d'un champ électromagnétique. Les équations de Maxwell réalisent ainsi l'unification de tous les phénomènes non gravitationnels connus. La découverte des ondes radio en 1888 par Heinrich Hertz (1857-1894) et l'invention par Édouard Branly (1844-1940), Nikola Tesla (1856-1943) et Guglielmo Marconi (1874-1937) de la transmission sans fil (TSF) consacrent la maîtrise humaine des phénomènes électromagnétiques et inaugurent leur utilisation dans le domaine de la communication à longue distance.

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Écrit par

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

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Classification

Pour citer cet article

Bernard PIRE. INTERACTIONS (physique) - Unification des forces [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

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...

  • DÉTECTEURS DE PARTICULES

    • Écrit par Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
    • 10 978 mots
    • 12 médias
    ...mesurer leur flux moyen, leur énergie, leur position spatiale, ou à déterminer leur nature. Les problèmes varient suivant la nature des rayonnements dont l'interaction avec la matière conditionne le choix du type de détecteur. Mais, en règle générale, l'impulsion électrique finale est commandée par l'interaction...

  • PARTICULES ÉLÉMENTAIRES

    • Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
    • 8 172 mots
    • 12 médias
    Les interactions entre particules élémentaires, sur lesquelles nous reviendrons plus en détail, correspondent à l'émission d'un champ et à la réaction à ce champ. L'archétype est le champ électrique, créé par la présence d'une particule chargée, qui influence d'autres éléments chargés....

  • AXIONS

    • 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...

  • Afficher les 37 références

Voir aussi

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