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INTERACTIONS (physique) Unification des forces

D’un formalisme unifié au rêve d’une grande unification

Ce succès a amené de nombreux physiciens à affirmer que l’unification électrofaible était achevée. Il faut cependant noter que l’un des principaux artisans de ces progrès théoriques, Martinus Veltman (1931-2021), réfuta dans son discours de réception du prix Nobel de physique 1999 le terme d’unification souvent utilisé à ce propos, le qualifiant de ridicule tant qu’on n’aura pas mieux compris pourquoi la nature, parmi de nombreux choix possibles, aurait sélectionné le modèle le plus simple pour réaliser le mécanisme de Higgs. Une autre critique fréquente vient du fait que la théorie électrofaible introduit deux constantes de couplage fondamentales et non pas une seule. Pour aller plus loin dans le programme d’unification, il faudrait construire une théorie dont l’unique interaction fondamentale caractérisée par une unique constante de couplage donne naissance par un mécanisme contrôlé aux interactions électromagnétiques, faibles et fortes telles que le modèle standard les décrit. En 1974, Sheldon Glashow (né en 1932) et Howard Georgi (né en 1947) publient un article – au titre provocateur, « L'Unité de toutes les forces des particules élémentaires » – dans lequel ils avancent que les interactions électromagnétiques, faibles et fortes ne sont que des manifestations différentes d'une même interaction fondamentale caractérisée par une unique constante de couplage. Quarks, électrons et neutrinos sont alors des composantes d'un champ unifié. De nombreux théoriciens suivent cette idée – dénommée « grande unification » – et proposent divers modèles théoriques précisant comment les différentes interactions pourraient se diversifier à partir d’une théorie unifiée. Chacun de ces modèles apporte sa panoplie de nouvelles particules et de propositions de vérifications expérimentales. Tous s'accordent à prédire que le proton en acquiert un caractère instable, sa demi-vie (au sens statistique) étant de l'ordre de quelque 1030 années. Le vaste programme de recherches expérimentales qui s’ensuit apporte un résultat contraire à cette prédiction : on n'observe aucun événement non ambigu, le proton est stable dans les limites accessibles et le programme de la grande unification n’est validé par aucune mesure expérimentale.

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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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