Interaction faible ?

[invitec698681c]

Bonjour à tous

Après avoir passé pas mal de temps à lire et trouver des informations sur ce forum, je me lance et ouvre une discussion.

Cela concerne l'interaction faible. Je ne comprends pas la notion de "force", "interaction" entre les particules soumises à l'interaction faible. Je m'explique :
- pour l'interaction gravitationnelle : les particules ayant une masse s'attirent (force transmise par les "gravitons")
- pour l'interaction électromagnétique : les particules de charges + ou - se repoussent ou s'attirent. (Force transmise par les photons)
- pour l'interaction forte : les quarks sont confinés par les gluons.
- pour l'interaction faible : les particules qui sont soumises à cette interaction (neutrinos, leptons et quarks) par échange de bosons W+ ou - ou Z.
Mon problème est que je ne comprends pas la notion de "force" pour l'interaction faible. Deux leptons qui interagissent ensemble, vont-ils se repousser, s'attirer comme une force peut le faire ? Je sais que les bosons W et Z ont une masse donc leur portée est très faible mais comment cela se passe ?
Par exemple, dans la désintégration du neutron en proton + boson W puis ce boson en électron + anti-neutrino, je ne vois pas comment l'interaction faible intervient dans cette désintégration.

Merci d'avance pour vos éclaircissements.
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[Radamanthe]

Salut,

Une force est un concept de Mecanique classique, interaction est plus générale. Du point de vue de la théorie quantique des champs, une interaction est l'echange de bosons vecteurs (ou bosons de jauges), comme tu l'as mentionné. 2 particules interagissent lors faiblement si interviennent les bosons W+ou- ou Z0.
On ne peut pas dire se repoussent ou s'attirent, car ce sont également des concepts classiques, cependant, comme la masse et la charge electrique pour les interaction gravitationnelle et electromagnetique, il est existe un nombre quantique de charge forte, la coulleur, et il existe aussi la charge faible caracterisant les particules concernées par ces dernieres interactions.

L'interaction contribue a la stabilité des particules (noyaux, hadrons...), et elle est responsable de la radioactivité.

En esperant avoir repondu au mieux a tes questions, du moins j'espere t'avoir donner matiere a faire des recherches plus précises.

[Karibou Blanc]

Quelques corrections.

Une force est un concept de Mecanique classique, interaction est plus générale.

Il n'y a pas lieu de distinguer force et interaction selon le domaine classique ou quantique. Il n'existe pas (à ma connaissance) de définition claire, mais une interaction est ce qui amène des objets à modifier leur comportement lorsqu'ils sont mis en présence les uns avec les autres. L'usage veut que l'on reserve le concept de force à un type particulier d'interaction, les interactions de jauge.

On ne peut pas dire se repoussent ou s'attirent, car ce sont également des concepts classiques

Encore une fois, la différence ne réside pas dans une distinction classique/quantique. En électrodynamique quantique par exemple, les charges opposées s'attirent, et dans le cas contraire se repoussent. La difficulté supplémentaire pour l'interaction faible (et forte) est que la charge n'est plus un nombre, c'est nécessairement une matrice. La raison technique est qu'il s'agit d'interaction de jauge non-abélienne, pour lesquelles il n'existe pas de représentation en terme de simples nombres (ou unidimensionnelle). De plus comme la charge est une matrice, la "particule" qui interagit est en fait un "vecteur" de particules. Pour l'interaction faible, le plus petit vecteur de charge faible est un "doublet" de particules, par l'exemple l'electron et le neutrino (électronique) forme un vecteur de particule chargé sous l'interaction faible L=(e,nu). L'interaction faible a alors pour effet de changer la composante du doublet. Par exemple, si dans l'état initial j'ai seulement un électron L=Li=(e,0), apres interaction faible (cad apres émission d'un W), on se retrouve avec un vecteur final de la forme L=Lf=(0,nu).
Pour l'interaction forte, le plus petit vecteur est en réalité un "triplet", par exemple pour le quark up, on a le triplet (up rouge, up vert, up bleu) et l'interaction forte permet de passe de l'une à l'autre de ces trois particules différentes.

il est existe un nombre quantique de charge forte, la coulleur, et il existe aussi la charge faible caracterisant les particules concernées par ces dernieres interactions.

Comme je l'ai précisé ci-dessus, ce ne sont pas des nombres. La couleur n'est pas un nombre par exemple.

L'interaction contribue a la stabilité des particules (noyaux, hadrons...), et elle est responsable de la radioactivité.

L'interaction forte (en fait sa version "tripolaire") est responsable de la cohésion des noyaux, que la répulsion électromagnétique a tendance à déstabiliser. Mais c'est l'interaction faible est responsable de la désintégration de certains d'entre eux.

[invitec698681c]

Salut

Merci pour vos réponses.

Si j'ai bien compris, on ne peut pas voir l'interaction faible comme une simple interaction venant intervenir la notion d'un nombre (comme la charge ou la masse). Une erreur de ma part que j'ai essayer pour coprendre son fonctionnement. Une analogie simple pour expliquer sont fonctionnement n'est donc pas possible, au vu des réponses ? Mais pour l'interaction forte, on trouve de bonnes explications sur le confinement des quarks, etc (biensur très simplifié !!) En tout cas, je vais appronfondir la réponse de Karibou Blanc pour bien tout assimiler.

Autres questions : Auriez-vous de bonnes références pour commencer l'apprentissage de la théorie des champs quantiques et des interactions entre particules ? Livres, website, etc ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Karibou Blanc]

Mon problème est que je ne comprends pas la notion de "force" pour l'interaction faible. Deux leptons qui interagissent ensemble, vont-ils se repousser, s'attirer comme une force peut le faire ?

En fait on peut montrer en théorie quantique des champs que le spin de la particule véhiculant l'interaction détermine le caractère attractif ou répulsif de la force considérée entre deux particules de meme charge ou de charge opposée. Si le boson vecteur est de spin 0 ou 2 (graviton), la force est toujours attractive. S'il est de spin 1 (photon,W,Z), alors la force est attractive pour des charges opposées et répulsives pour des charges identiques. Ceci est valable pour quelque soit le type de charge considérée, que cette charge soit un simple nombre (charge électrique) ou une matrice (charge faible ou de couleur). En rappelant toutefois que dans le second cas la particule n'est pas la meme avant et après l'interaction (cf. discussion sur le "vecteur" de particules plus haut).

Auriez-vous de bonnes références pour commencer l'apprentissage de la théorie des champs quantiques et des interactions entre particules ? Livres, website, etc ?

Tout dépend de ton niveau d'étude. Pour etre aborder convenanblement, la theorie quantique des champs nécessite une tres bonne connaissance de la relativité restreinte, de la mécanique quantique ainsi que de la mécanique analytique. Néanmoins un bon premier livre serait:
http://physics.weber.edu/schroeder/qftbook.html
Il y a également de nombreux liens dans la bibliothèque du forum.