Force nucléaire

**obi76** · 03/09/2008 - 13h16

Bonjour à tous.

Parmis les nombreux domaines de la physique, les principaux ont leur fondement et leurs lois. par exemple la force d'attraction entre deux particules chargées, la force d'attraction entre 2 masses etc.

Mais ma question est : qu'en est-il de la force d'attraction entre 2 protons (par exemple) à une distance de moins d'un angstroem (par exemple toujours

).

J'ai toujours vu des formules d'attraction/répulsion simples mais jamais celle-ci.

Y-en-a-t-il une et si oui, laquelle ?

merci d'avance.

Gwyddon · 03/09/2008 - 13h22

Bonjour,

Tu peux décrire phénoménologiquement le potentiel entre deux protons à l'aide d'un potentiel type Yukawa : $V(d) = - A \frac{e^{- d/d_0}}{d}$ , avec $d_0$ d'environ 1 fm : tu reproduis pas trop mal l'attraction nucléaire due à l'interaction forte entre les quarks ( ou dans une autre approche tu reproduis au niveau classique ce qui se décrit au niveau quantique comme une interaction proton-proton par échange de mésons).

**obi76** · 03/09/2008 - 13h37

C'est juste une interpolation de ce qui est observé ou c'est "démontré" (ou du moins déterminé) ?

Karibou Blanc · 03/09/2008 - 15h00

qu'en est-il de la force d'attraction entre 2 protons (par exemple) à une distance de moins d'un angstroem

Je ne comprends pas ta question. A une distance d'un Angstrom, l'interaction électromagnétique domine largement sur les autres, c'est une répulsion simple donnée par la formule de coulomb usuelle.

tu reproduis pas trop mal l'attraction nucléaire due à l'interaction forte entre les quarks

Certes, mais ce n'est pertinent que pour d < ou = d0.

**obi76** · 03/09/2008 - 15h20

Effectivement un Angstroem c'est trop loin (nettement). Mais la répulsion électrostatique n'est pas valable pour de très faibles distances, c'est pourquoi je demandais si la force qui "apparaissait" vers ces ordres de grandeur était quantifiable, voire calculable ou pas.

Rincevent · 03/09/2008 - 15h21

salut,

Envoyé par obi

C'est juste une interpolation de ce qui est observé ou c'est "démontré"

pour compléter ce qui a déjà été dit : initialement, c'est ce qu'a proposé Yukawa en 1935 pour rendre compte de la coexistence des nucléons dans les noyaux et de leur interaction. Il eut l'idée, en s'inspirant évidemment de ce qui allait devenir par la suite la QED, que l'interaction forte était associée à l'échange d'une particule dont la masse serait environ 100 MeV (le pion donc, mais initialement on a pensé au muon, cf l'historique ici).

après, faut voir que c'est un modèle valable à basse énergie car l'interaction forte est effective et découle de la QCD. À plus haute énergie il faut donc modifier ce simple modèle, ce qui se fait de nombreuses façons... la façon la plus semblable à celle-ci consiste à écrire un lagrangien relativiste dans lequel on prend en compte l'échange d'autres mésons que les pions (mésons qui ne sont pas scalaires), ce qui permet de rendre compte par exemple du fait que l'interaction forte est répulsive à des distances un peu inférieures à celles auxquelles le pion est le principal "porteur" de l'interaction forte. Après, il existe aussi une approche effective où seuls les nucléons (ou baryons) sont considérés et où l'on oublie les mésons en ajoutant des termes d'interaction dépendant de l'impulsion, du spin, etc. (c'est une approche plutôt hamiltonienne et non-relativiste très semblable à ce qu'on fait en matière condensée). Et il y a encore d'autres approches, le problème à N-corps quantique étant fort complexe, surtout pour une interaction effective.

Tu trouveras pas mal d'infos en cherchant sur les forums car j'en ai déjà parlé plusieurs fois comme ça intervient par exemple pour la description de l'intérieur des étoiles à neutrons et aussi parce que dans le modèle relativiste, le spin de la particule échangée est responsable de l'aspect attractif ou répulsif de l'interaction entre particules identiques (spin pair = attraction, spin impair = répulsion). Humanino a aussi parlé plusieurs fois d'interaction forte dans le cadre de la structure des nucléons.

Karibou Blanc · 03/09/2008 - 15h40

Mais la répulsion électrostatique n'est pas valable pour de très faibles distances

Si si elle l'est toujours. En dessous de $10^{-13}$ m, la charge électrique est légérement modifiée à cause des fluctuations quantiques, à ces distances les paires électron/positron créés dans le vide ont un effet non négligeable. Mais à $10^{-10}$ m, la charge électrique est la meme.