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9.2. Interactions électromagnétique, forte et faible
Remarque
Pour contrebalancer et dépasser la répulsion électrique entre protons au sein des
noyaux atomiques, la force nucléaire nécessaire est extrêmement forte. Il y a tout
de même une répulsion à très faible distance (traduisant le fait que les nucléons
ne s'interpénètrent pas). Il existe cependant des étoiles massives où cette répulsion
entre nucléons est contrebalancée par l'interaction gravitationnelle, ce sont les étoiles
à neutrons ou étoiles à quarks.
9.2.3 Interaction faible
Seules certaines particules sont concernées : celles de spin 1/2 (section 15.4) (par
exemple, les nucléons). C'est une force très faible par rapport aux autres forces (forte
et électromagnétique) qui ne peut engendrer de systèmes liés. Sa constante de couplage est de l'ordre de 10- 5 :
(9.22)
Elle change en fait plus volontiers le type de la matière que son mouvement : elle
peut ainsi provoquer un changement d'identité, une transmutation des particules.
Elle est responsable des radioactivités f3 (transmutation de neutrons en protons) et
joue un rôle majeur dans les processus de fu sion nucléaire (chapitre 8). Les temps de
désintégration associés sont extrêmement longs (par exemple, la durée de vie d'un
neutron en dehors d'un noyau est de 15 minutes).
Les particules médiatrices de 1 ' interaction faible sont les « bosons intermédiaires »
w+, w- et z 0 dont la masse est très élevée (traduisant une portée d'interaction très
faible). La prédiction de l'existence (et de la masse) de ces particules avant confirmation expérimentale a été l' un des grands succès de la théorie électrofaible, c'est-à-dire
de la théorie unificatrice des interactions faible et électromagnétique.
L'interaction faible possède une propriété surprenante : contrairement aux autres
interactions fondamentales, elle n'est pas invariante par symétrie miroir (c'est-à-dire
par inversion spatiale des coordonnées) : elle ne conserve pas la « parité» comme
illustré sur la figure 9 .1 O.
9.2.4 Variation des constantes de couplage avec l'énergie
Du fait du phénomène d'écrantage par les autres particules élémentaires (virtuelles ou
non), les constantes de couplage des interactions fondamentales varient avec l'échelle
spatiale à laquelle on observe les particules, c'est-à-dire avec l'énergie de ces particules.
En électromagnétisme le phénomène d'écran à longue distance est dû à la polarisation du milieu par les charges électriques. Inversement, aux courtes distances, la
constante de couplage électromagnétique croît.
Il en est de même pour la constante de couplage faible grâce au «champ de Higgs »,
responsable supposé de 1 'acquisition de masse des bosons intermédiaires.
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Pour contrebalancer et dépasser la répulsion électrique entre protons au sein des
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de même une répulsion à très faible distance (traduisant le fait que les nucléons
ne s'interpénètrent pas). Il existe cependant des étoiles massives où cette répulsion
entre nucléons est contrebalancée par l'interaction gravitationnelle, ce sont les étoiles
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9.2.3 Interaction faible
Seules certaines particules sont concernées : celles de spin 1/2 (section 15.4) (par
exemple, les nucléons). C'est une force très faible par rapport aux autres forces (forte
et électromagnétique) qui ne peut engendrer de systèmes liés. Sa constante de couplage est de l'ordre de 10- 5 :
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Elle change en fait plus volontiers le type de la matière que son mouvement : elle
peut ainsi provoquer un changement d'identité, une transmutation des particules.
Elle est responsable des radioactivités f3 (transmutation de neutrons en protons) et
joue un rôle majeur dans les processus de fu sion nucléaire (chapitre 8). Les temps de
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de la théorie unificatrice des interactions faible et électromagnétique.
L'interaction faible possède une propriété surprenante : contrairement aux autres
interactions fondamentales, elle n'est pas invariante par symétrie miroir (c'est-à-dire
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illustré sur la figure 9 .1 O.
9.2.4 Variation des constantes de couplage avec l'énergie
Du fait du phénomène d'écrantage par les autres particules élémentaires (virtuelles ou
non), les constantes de couplage des interactions fondamentales varient avec l'échelle
spatiale à laquelle on observe les particules, c'est-à-dire avec l'énergie de ces particules.
En électromagnétisme le phénomène d'écran à longue distance est dû à la polarisation du milieu par les charges électriques. Inversement, aux courtes distances, la
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responsable supposé de 1 'acquisition de masse des bosons intermédiaires.
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