Interaction nucléaire forte

[invite6f93c0c1]

Bonjours, je suis en train de lire un livre de physique de niveau master alors que je suis en licence pour me renseigner sur les interactions fondamentale, j'ai un peu de mal à comprendre notamment un point. J'ai pu voir que l’interaction nucléaire forte diminué lorsque les quarks se rapproché. Donc entre deux quarks très éloigné elle est très puissante, dans ce cas la si on ne prend en compte que ce point tous les quarks de l'univers devrait s'attirer et réunir. Comme j'ai pu le lire cette force a un distance limite d'action de 10^-15 m, est ce que la force commence à agir à cette distance à son maximum puis lorsque la distance tends vers 0, elle tend vers 0 ou esse une autre explication
J'ai une deuxième question j'ai entendu dire que cette force avait une écriture mathématique que je n'ai pas trouvé, serait-il possible si vous la connaissait de me la montrer.
Merci
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[Deedee81]

Bonjour,

Bonjours, je suis en train de lire un livre de physique de niveau master alors que je suis en licence pour me renseigner sur les interactions fondamentale, j'ai un peu de mal à comprendre notamment un point. J'ai pu voir que l’interaction nucléaire forte diminué lorsque les quarks se rapproché. Donc entre deux quarks très éloigné elle est très puissante, dans ce cas la si on ne prend en compte que ce point tous les quarks de l'univers devrait s'attirer et réunir. Comme j'ai pu le lire cette force a un distance limite d'action de 10^-15 m, est ce que la force commence à agir à cette distance à son maximum puis lorsque la distance tends vers 0, elle tend vers 0 ou esse une autre explication

C'est dû au confinement.

Pour l'illustrer je vais donner une analogie, bien qu'imparfaite car l'interaction forte a des caractéristiques uniques.

Les forces d'interactions électromagnétiques sont à longue portée. Mais lorsque les charges électriques se neutralisent, celles-ci cessent (presque) d'agir. Ainsi, deux atomes neutres n'interagissent pas à distance. Il reste toutefois une interaction résiduelle : l'interaction de van der Waals, à très courte portée.

Ici on a a peu près la même chose. Dans un hadron (mésons et baryons), la charge de couleur est neutre. Par conséquent, l'interaction entre deux hadrons par interaction est (presque) nulle.

Petite digression propre à l'interaction forte. Ce confinement est dû au caractère asymptotique de l'interaction forte (le fait qu'elle augmente avec la distance). Impossible de séparer les quarks par exemple. Si l'on tente de séparer les quarks, il faut fournir une grande énergie. Pour franchement les séparer il faut fournir (généralement par des collisions dans ce domaine) une énergie phénoménale qui.... se convertit en nouvelles particules. Et au lieu d'avoir des quarks isolés, on se retrouve avec de nouveaux mésons et baryons. Les gluons étant colorés, eux aussi sont confinés.

Revenons à nos deux hadrons. A cause du confinement, pas d'échange de gluons virtuels par interaction forte. Donc, pas d'analogue de Van der Waals. Mais ils peuvent échanger des amas de quarks confinés. Le plus léger étant le méson pi. Les protons et neutrons, par exemple, sont liés par l'échange de mésons pi (et d'autres plus lourds) appelé aussi historiquement méson de Yukawa qui est le premier à avoir imaginé ça pour l'interaction nucléaire (à l'époque les quarks étaient inconnus). Les mésons étant fort massifs, la portée de l'interaction nucléaire est ainsi très courte (à peu de chose près le diamètre d'un nucléon).

J'ai une deuxième question j'ai entendu dire que cette force avait une écriture mathématique que je n'ai pas trouvé, serait-il possible si vous la connaissait de me la montrer.

Ca dépend la formulation de quoi exactement

Pour l'interaction de Yukawa c'est décrit dans Wikipedia :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_de_Yukawa

Il existe par ailleurs dans ce domaine nombre de formules à caractère mi phénoménologique et mi théorique.

La raison en est que la théorie de l'interaction forte est mathématiquement très difficile (d'un point de vue calculatoire). Il faut en général (à basse énergie) utiliser des calculs sur réseaux (toujours à cause du caractère asymptotique, la théorie perturbative devenant inapplicable à basse énergie = distance typique des quarks dans un nucléon = constante de couplage élevée).

Pour l'interaction forte proprement dite, la théorie est celle de la chromodynamique quantique. Par exemple :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chromodynamique_quantique

Ici, tu as une étude plus poussée :
http://homepages.ulb.ac.be/~lfavart/...-477.Chap2.pdf
avec en particulier le lagrangien de la chromodynamique quantique.

[invite6f93c0c1]

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