CHAMPS THÉORIE DES

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Théories de jauge et description des interactions nucléaires

Les premiers essais pour décrire les interactions nucléaires dans le cadre des théories quantiques des champs arguaient de la portée limitée des forces nucléaires comme une preuve que les champs échangés entre les protons et les neutrons d'un noyau atomique, par exemple, étaient quantifiés en des particules de masse intermédiaire entre celles des électrons et des protons ; ces mésons (en particulier le méson π), prédits par le physicien japonais Hideki Yukawa (1907-1981) en 1935, furent bien découverts dans les rayons cosmiques en 1947, mais on n'arriva pas à construire une théorie des champs cohérente à partir d'eux. Il fallut attendre les années 1967-1972 pour que le concept de symétrie de jauge permette de construire les théories modernes des interactions nucléaires fortes et faibles.

Les théories de jauge reposent sur le théorème démontré en 1918 par la mathématicienne allemande Emmy Noether (1882-1935), reliant l'existence d'une quantité conservée à l'invariance de la théorie par rapport à une transformation continue. En 1919, Hermann Weyl (1885-1955) reconnaissait la conservation de la charge électrique comme la manifestation de l'invariance des lois physiques lorsqu'on fait agir certaines transformations abstraites sur les champs classiques. Dix ans plus tard, il appliqua ces idées dans le cadre de la physique quantique, en considérant la multiplication des fonctions d'ondes des électrons par une « phase » eiaQQ est l'opérateur « charge électrique ». L'ensemble des multiplications par les facteurs eiaQ ayant la structure d'un groupe appelé U(1) par les mathématiciens, on parle d'invariance de jauge U(1). L'électrodynamique quantique peut alors se construire comme la théorie minimale qui soit invariante lors des multiplications des fonctions d'onde des électrons par une phase variable avec le point de l'espace-temps, c'est-à-dire par un facteur eia(x,t)Q. L'existence du photon est alors une conséquence du respect [...]

1 2 3 4 5

pour nos abonnés,
l’article se compose de 8 pages




Écrit par :

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

Classification


Autres références

«  CHAMPS THÉORIE DES  » est également traité dans :

BELL JOHN STEWART (1928-1990)

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB
  •  • 787 mots

Physicien britannique, John S. Bell, né à Belfast le 28 juillet 1928, est mort à Genève le 1 er octobre 1990, emporté par une attaque. D'origine modeste, il dut travailler dès l'âge de seize ans comme assistant de laboratoire. Il gravit cependant assez vite tous les degrés universitaires, pour soutenir une thèse de doctorat en 1956. Sa carrière de chercheur, commencée à H […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/john-stewart-bell/#i_88915

ÉLECTROMAGNÉTISME

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 178 mots
  •  • 1 média

L'expérimentateur anglais Michael Faraday (1791-1867) proposa le premier de décrire l'action de l'électricité en termes de champ électromagnétique plutôt que de mouvements de particules chargées. James Clerk Maxwell (1831-1879) généralisa et formalisa les résultats obtenus par les nombreux pionniers de l'étude des phénomènes électromagnétiques et leur donna en 1872 une forme quasi définitive. Les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/electromagnetisme/#i_88915

FARADAY MICHAEL (1791-1867)

  • Écrit par 
  • Leslie Pearce WILLIAMS
  • , Universalis
  •  • 1 616 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Théorie unitaire de l'électricité et notion de champ »  : […] En 1838 et 1839, Faraday définit de façon radicalement nouvelle le courant électrique comme la vibration provoquée par les alternances rapides de tension dans les molécules des bons conducteurs. Les isolants sont alors des corps où la tension ne s'annihile pas facilement ; les conducteurs, selon cette théorie, sont inaptes à tolérer une forte tension intermoléculaire ; quant aux électrolytes, ils […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/michael-faraday/#i_88915

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

  • Écrit par 
  • Maurice JACOB, 
  • Bernard PIRE
  •  • 8 162 mots
  •  • 12 médias

Dans le chapitre « Le cadre théorique : le modèle standard des particules »  : […] La physique au niveau des particules élémentaires s'exprime dans le cadre de la théorie quantique des champs. C'est le formalisme auquel on est conduit, combinant les idées clés de la mécanique quantique, de la relativité et de la causalité. Chaque particule – qu'il s'agisse des fermions de spin 1/2 (quarks et leptons) ou des bosons vectoriels associés […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_88915

PAULI WOLFGANG (1900-1958)

  • Écrit par 
  • Charles P. ENZ
  •  • 2 217 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Le neutrino »  : […] Après avoir passé cinq ans à Hambourg comme privat-docent et assistant de W. Lenz, lui-même élève d'A. Sommerfeld, séjour animé par de longues discussions avec Otto Stern, Pauli fut nommé professeur de physique théorique à l'École polytechnique fédérale de Zurich en 1928. Ce fut une période mouvementée, marquée par un mariage éphémère et par sa rencontre avec le célèbre psychiatre Carl Gustav Jung […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/wolfgang-pauli/#i_88915

Voir aussi

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « CHAMPS THÉORIE DES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 18 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-des-champs/