interaction particules matière

[invite5817749a]

Bonjour,

Il y a un détail que je n'ai pas compris dans mon cours aujourd'hui.

Lorsqu'un accélérateur de particule envoie des ions sur une cible (par exemple des carbones avec une énergie de 300 MeV/nucléon), les projectiles perdent principalement leur énergie par ionisation (interation électromagnétique). Mais il peut aussi y avoir des processus nucléaires avec les noyaux de la cible. Dans ce cas, c'est l'interaction forte qui intervient.

Je ne comprends pas, où intervient l'interaction forte exactement:
* entre les quarks, à l'intérieur des hadrons?
* entre les hadrons à l'intérieur des noyaux?
* entre les noyaux lors des collision noyau-noyau?
* les trois à la fois?

Dans ce cas, est ce que ça veut dire que la stabilité des noyaux est dû aux interactions entres quarks et non entre hadrons?
Est ce que ça veut dire que des collisions noyau-noyau sont en fait des collisions quarks-quarks (ce que je peux comprendre à haute énergie au LHC mais aussi à plus basse énérgie?)

Merci

cib
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[Deedee81]

Salut,

Je ne comprends pas, où intervient l'interaction forte exactement:
* entre les quarks, à l'intérieur des hadrons?
* entre les hadrons à l'intérieur des noyaux?
* entre les noyaux lors des collision noyau-noyau?
* les trois à la fois?

Dans ce cas, est ce que ça veut dire que la stabilité des noyaux est dû aux interactions entres quarks et non entre hadrons?
Est ce que ça veut dire que des collisions noyau-noyau sont en fait des collisions quarks-quarks (ce que je peux comprendre à haute énergie au LHC mais aussi à plus basse énérgie?)

Tout cela est fort complexe alors je vais déjà essayer de débroussailler le problème.

La stabilité des hadrons est due à l'interaction forte entre quarks. La "charge de couleur" est globalement nulle (toujours, c'est une caractétistique de l'interaction forte, contrairement aux autres interactions elle augmente avec la distance et il est donc impossible d'isoler une charge de couleur toute nue, un quark seul par exemple. Si tu essaies, par des collisions par exemple, il faut une énergie colossale pour largement les séparer, l'énergie se transforme en paires de quarks - antiquarks qui s'empressent de se lier aux deux quarks que tu essayais de séparer).

Cette curieuse propriété d'augmentation de l'interaction forte avec la distance s'appelle "asymptotiquement libre". A très courte portée (ou très haute énergie) l'interaction forte devient presque nulle et les quarks se comportent comme s'ils étaient libres.

Du fait de cette charge (de couleur) nulle, l'interaction forte "ne sort pas du hadron", mais il y a un "résidu" à très courte portée (grosso modo la taille d'un hadron). C'est aussi l'interaction forte, évidemment, mais on l'appelle parfois interaction nucléaire.

Il y a quand même des différences importantes entre les deux.

Par exemple, le vecteur de l'interaction forte est le gluon. Les quarks échangent des gluons (virtuels) tout comme les charges électriques échangent des photons (virtuels = champ électrostatique et/ou champ magnétostatique). Contrairement aux photons (électriquement neutre) les gluons portent une charge de couleur. Les gluons sont sans masse (portée infinie de l'interaction.... si on pouvait isoler une charge de couleur).

Mais comme on ne peut isoler une charge de couleur un gluon isolé ça n'existe pas non plus. Les hadrons ont donc plutôt tendance à échanger des combinaisons de quarks virtuels : des pions. Ces pions sont fort massifs et donc l'interaction nucléaire est à très courte portée. La liaison des nucléons dans un noyau se fait pratiquement de proche en proche (alors que les électrons d'un nuage électronique interagissent tous entre eux). C'est une des raisons du manque de stabilité des gros noyaux : la répulsion électrostatique ou l'instabilité du neutron finissent pas l'emporter.

Lorsque deux noyaux de heurtent à énergie modérée, l'interaction responsable de la réaction est l'interaction nucléaire entre hadrons.

Si l'énergie est plus grande, les hadrons s'interpénètrent et l'interaction est directement l'interaction forte entre quarks.

[invite5817749a]

Merci, ça commence à être plus clair dans ma tête.