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9.2. Interactions électromagnétique, forte et faible
9.2.1 Interaction électromagnétique
Les particules concernées sont toutes les particules chargées électriquement. La loi
de Coulomb donne l'expression de la force entre deux particules de charges q et q' :
1 qq'
F = ----er
4.rrso r 2
où er est le vecteur unitaire joignant les centres des charges concernées.
(9.19)
Il existe deux types de charge, positive et négative, ce qui implique 1' existence de
forces attractives ou répulsives. La charge électromagnétique est quantifiée à 1' échelle
microscopique (exemple : proton de charge +e, électron de charge -e, quark de
charge -e/3 ou +2e/3).
L'interaction électromagnétique est au coeur des processus chimiques et biologiques. A l'échelle atomique (10- 10 m), c'est l'interaction dominante. Pour caractériser cette intensité, on peut considérer par exemple le potentiel électrostatique entre
deux charges identiques (protons ou électrons) distantes de Àcompton : e
2 / (4.rrson/mc).
La constante de couplage de l'interaction électromagnétique est alors définie comme
le quotient de cette énergie potentielle par l'énergie de masse au repos d' une des
charges:
e
2
e
2
1
Œe.m. =
/mc
2
=
~ - ~ 102
4.rrs 0 n/mc
4.rrs 0 nc
137
(9.20)
Cette constante est appelée constante de structure fine.
La portée de l'interaction électromagnétique est infinie à l'instar de la gravitation.
A grande échelle (c'est-à-dire pour les objets ou zone macroscopiques), les forces
peuvent être colossales mais très souvent se neutralisent, du fait de la présence de
charges opposées. La force résiduelle est appelée force de van der Waals. Bien que
très faible, cette force résiduelle joue un rôle important dans de nombreux domaines.
Les particules médiatrices de l'interaction sont les photons, de masse nulle (leur
portée est bien infinie).
9.2.2 Interaction forte
C'est la force responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Les particules de
matière concernées sont les quarks représentant la moitié des constituants élémentaires de la matière (faite de « leptons » et de quarks, et des « antiparticules » associées, mais l'interaction forte n'agit que sur les quarks et antiquarks, pas sur les
leptons (électrons, neutrinos ... ) ni sur les photons). Dans le cadre du modèle standard, il existe six quarks, dont sont constitués les mésons (assemblage d'un quark
et d'un antiquark) et les baryons (assemblages de trois quarks), qui sont les deux
sous-familles des « hadrons » .
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9.2. Interactions électromagnétique, forte et faible
9.2.1 Interaction électromagnétique
Les particules concernées sont toutes les particules chargées électriquement. La loi
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où er est le vecteur unitaire joignant les centres des charges concernées.
(9.19)
Il existe deux types de charge, positive et négative, ce qui implique 1' existence de
forces attractives ou répulsives. La charge électromagnétique est quantifiée à 1' échelle
microscopique (exemple : proton de charge +e, électron de charge -e, quark de
charge -e/3 ou +2e/3).
L'interaction électromagnétique est au coeur des processus chimiques et biologiques. A l'échelle atomique (10- 10 m), c'est l'interaction dominante. Pour caractériser cette intensité, on peut considérer par exemple le potentiel électrostatique entre
deux charges identiques (protons ou électrons) distantes de Àcompton : e
2 / (4.rrson/mc).
La constante de couplage de l'interaction électromagnétique est alors définie comme
le quotient de cette énergie potentielle par l'énergie de masse au repos d' une des
charges:
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Cette constante est appelée constante de structure fine.
La portée de l'interaction électromagnétique est infinie à l'instar de la gravitation.
A grande échelle (c'est-à-dire pour les objets ou zone macroscopiques), les forces
peuvent être colossales mais très souvent se neutralisent, du fait de la présence de
charges opposées. La force résiduelle est appelée force de van der Waals. Bien que
très faible, cette force résiduelle joue un rôle important dans de nombreux domaines.
Les particules médiatrices de l'interaction sont les photons, de masse nulle (leur
portée est bien infinie).
9.2.2 Interaction forte
C'est la force responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Les particules de
matière concernées sont les quarks représentant la moitié des constituants élémentaires de la matière (faite de « leptons » et de quarks, et des « antiparticules » associées, mais l'interaction forte n'agit que sur les quarks et antiquarks, pas sur les
leptons (électrons, neutrinos ... ) ni sur les photons). Dans le cadre du modèle standard, il existe six quarks, dont sont constitués les mésons (assemblage d'un quark
et d'un antiquark) et les baryons (assemblages de trois quarks), qui sont les deux
sous-familles des « hadrons » .
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