Cohésion du noyau atomique

[ordage]

Bonjour

On lit que les nucléons (neutrons et protons) sont composés de trois quarks (parmi u,d) "confinés" qui sont liés par des échanges de gluons, ce qui confère une unité à ces nucléons.

Par contre on est moins disert sur ce qui lie les nucleons entre eux dans le noyau (ce qu'on appelait avant la force nucléaire).

Je suppose que ce sont ces mêmes gluons qui intéragissant avec des quarks de nucléons différents assurent cette cohésion.
Est il possible d'avoir quelques précisions la dessus?

Par ailleurs au niveau de la masse des nucléons de l'ordre du GeV, comment expliquer cette masse alors qu'on donne des masses de l'ordre de la dizaine de Mev pour les quarks (u,d). Il est vrai que la masse des gluons est réputée indéterminée. Mais que peut on en tirer?

Merci d'éclairer ma lanterne.

[Niels Adribohr]

Par contre on est moins disert sur ce qui lie les nucleons entre eux dans le noyau (ce qu'on appelait avant la force nucléaire).

Je suppose que ce sont ces mêmes gluons qui intéragissant avec des quarks de nucléons différents assurent cette cohésion.
Est il possible d'avoir quelques précisions la dessus?

Par ailleurs au niveau de la masse des nucléons de l'ordre du GeV, comment expliquer cette masse alors qu'on donne des masses de l'ordre de la dizaine de Mev pour les quarks (u,d). Il est vrai que la masse des gluons est réputée indéterminée. Mais que peut on en tirer?

Merci d'éclairer ma lanterne.

Salut,
je te réponds car je vois que personne ne l'a fait avant, mais je ne connais pas parfaitement ce sujet. Cependant, je peux te donner quelques élements de réponse :
-la force entre nucléon est une force dîte "résiduelle" de l'interaction forte. En gros, l'intéraction entre nucléon est à l'interaction forte un peu ce que l'interaction intermoléculaire est à l'interaction électromagnétique.
Historiquement, avant d'avoir découvert la structure en quark des nucléons, la force entre nucléon a d'abord été modélisé par Yukawa par l'échange d'une particule de spin 0 que l'on appel méson. Je crois que cette modélisation est encore pertinente de nos jours, mais je n'en suis pas sûr.
-Concernant la masse des nucléons, il y a récemment eu une discussion sur ce forum. En gros, la masse d'un nucléon n'est pas la somme des masses des particules qui le constituent. Avec la fameuse formule qui relie la masse et l'énergie, toutes contributions énergétiques (y compris l'énergie cinétique des particules constituantes) contribuera à la masse des nucléons.

[ordage]

Salut,
je te réponds car je vois que personne ne l'a fait avant, mais je ne connais pas parfaitement ce sujet. Cependant, je peux te donner quelques élements de réponse :
-la force entre nucléon est une force dîte "résiduelle" de l'interaction forte. En gros, l'intéraction entre nucléon est à l'interaction forte un peu ce que l'interaction intermoléculaire est à l'interaction électromagnétique.
Historiquement, avant d'avoir découvert la structure en quark des nucléons, la force entre nucléon a d'abord été modélisé par Yukawa par l'échange d'une particule de spin 0 que l'on appel méson. Je crois que cette modélisation est encore pertinente de nos jours, mais je n'en suis pas sûr.
-Concernant la masse des nucléons, il y a récemment eu une discussion sur ce forum. En gros, la masse d'un nucléon n'est pas la somme des masses des particules qui le constituent. Avec la fameuse formule qui relie la masse et l'énergie, toutes contributions énergétiques (y compris l'énergie cinétique des particules constituantes) contribuera à la masse des nucléons.

Merci pour ta réponse très claire.

J'avais quand même regardé sur in2p3 avant de poser la question, où il était indiqué que la cohésion entre nucléons (insensibles à la charge de couleur: ils sont blancs) était assurée par échange de pions (pi+, pi-,pi_0). Soit, mais ceci n'est pas (du moins directement) une interaction fondamentale. Aussi on peut se demander en vertu de quelle interaction fondamentale (sans doute un peu complexe) les nucléons échangent des pions, d'où ma question !
Un effet résiduel de l'interaction forte comme tu l'indiques pourrait bien en être la source. As tu des éléments complémentaires la dessus?

Pour la masse c'est vrai que dans un système, on n'additionne pas simplement les masses, mais d'une part il y a un très gros déficit et d'autre part les quarks étant confinés je ne sais pas bien comment on a mesuré leur masse.

A+

[mariposa]

Merci pour ta réponse très claire.

J'avais quand même regardé sur in2p3 avant de poser la question, où il était indiqué que la cohésion entre nucléons (insensibles à la charge de couleur: ils sont blancs) était assurée par échange de pions (pi+, pi-,pi_0). Soit, mais ceci n'est pas (du moins directement) une interaction fondamentale. Aussi on peut se demander en vertu de quelle interaction fondamentale (sans doute un peu complexe) les nucléons échangent des pions, d'où ma question !
Un effet résiduel de l'interaction forte comme tu l'indiques pourrait bien en être la source. As tu des éléments complémentaires la dessus?

Bonjour,

Les nucléons sont blancs en moyenne seulement. A aucun moment les quarks sont au même endroit, ce qui signifie qu'il y a des fluctuations de couleur autour de la valeur moyenne (c'est la même chose pour un atome neutre).

L'interaction de deux atomes neutres est sujet aux interactions de Van Der Waals (qui sont des interactions résiduelles au regard des interactions de charges électriques) dues justement aux interactions dipoles induits/dipoles induits.

Pour l'interaction entre 2 nucléons il va y avoir une interaction résiduelle de Van Der Waals entre les fluctuations de charges de couleur.

Une fluctuation de couleur c'est un dipole de couleur. Du point de vue de la Théorie quantique des champs cela se represente par un échange de pions virtuels.

Pour la masse c'est vrai que dans un système, on n'additionne pas simplement les masses, mais d'une part il y a un très gros déficit et d'autre part les quarks étant confinés je ne sais pas bien comment on a mesuré leur masse.

A+

Pour comprendre simplement l'origine de la masse d'un nucléon le mieux est de prendre le modèle de sac du MIT.

Dans ce modèle le comportement asymptotique de l'interaction chromodynamique est représenté par un puit de potentiel sphérique de hauteur infinie. Les quarks se baladent librement dans le cadre de ce potentiel. On montre alors que l'énergie de 3 quarks c'est tout simplement l'énergie cinétique de ceux-ci. La contribution de la masse des quarks est totalement négligeable.

[ordage]

Bonjour,

Les nucléons sont blancs en moyenne seulement. A aucun moment les quarks sont au même endroit, ce qui signifie qu'il y a des fluctuations de couleur autour de la valeur moyenne (c'est la même chose pour un atome neutre).

L'interaction de deux atomes neutres est sujet aux interactions de Van Der Waals (qui sont des interactions résiduelles au regard des interactions de charges électriques) dues justement aux interactions dipoles induits/dipoles induits.

Pour l'interaction entre 2 nucléons il va y avoir une interaction résiduelle de Van Der Waals entre les fluctuations de charges de couleur.

Une fluctuation de couleur c'est un dipole de couleur. Du point de vue de la Théorie quantique des champs cela se represente par un échange de pions virtuels.




Pour comprendre simplement l'origine de la masse d'un nucléon le mieux est de prendre le modèle de sac du MIT.

Dans ce modèle le comportement asymptotique de l'interaction chromodynamique est représenté par un puit de potentiel sphérique de hauteur infinie. Les quarks se baladent librement dans le cadre de ce potentiel. On montre alors que l'énergie de 3 quarks c'est tout simplement l'énergie cinétique de ceux-ci. La contribution de la masse des quarks est totalement négligeable.

Merci à tous les deux, cela répond parfaitement à mes questions.