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Questions sur la physiques des particules.



  1. #1
    Bonnie_-

    Questions sur la physiques des particules.

    Bonsoir,

    J'ai quelques incompréhensions sur la théorie du modèle standard et elles ne sont pas négligeables du tout. J'ai voulu me renseigner sur internet et c'est vrai que parfois ça aide, mais cela ne répond pas à toutes mes questions. C'est pourquoi je me suis dit que pour ces questions-là précises, j'aurais plus de chance de trouver des réponses sur ce forum d'entre-aide puisque ce forum m'a déjà beaucoup aidé lorsque je me retrouvais dans ce genre de situation d'incompréhension et de blocage.
    J'ai pas mal de questions sur cette théorie mais celles dont j'aimerais le plus trouver des réponses sont les suivantes :

    1) J'ai lu que grâce à la forme du potentiel de Yukawa, on pouvait en déduire que toutes les interactions possèdent une portée inversement proportionnelle à la masse de leur boson respectif (par exemple, le photon a une masse nulle d'où l'interaction électromagnétique a une portée infinie etc).
    Le problème, c'est que même si je vois bien que le potentiel de Yukawa est proportionnel à , je n'arrive pas à comprendre comment on peut en déduire que la portée est inversement proportionnelle à la masse du boson gluon (car c'est pour l'interaction forte que cela me pose problème) ?
    C'est sans doute bête, mais moi, je remplace r par 1/m puis je compare avec le potentiel de l'interaction forte etlà, j'arrive pas à montrer que r est proportionnel à 1/m où m est la masse du gluon.
    La masse du gluon est nulle donc l'interaction forte a une portée infinie --> ça c'est ok mais je n'arrive tout simplement pas à montrer r proportionnel à 1/m.

    2) Quelqu'un pourrait m'expliquer la violation de la parité dans l'interaction faible, s'il vous plaît ? J'ai lu tantôt qu'il y avait violation de la parité P avec les muons car on reçoit plus les muons chargé positivement sur Terre plutôt que les muons négatifs car ces derniers étaient "victimes" de captures électroniques (mais d'un autre côté, on me dit que les muons n'interagissent que très peu avec la matière telle les protons ... ) d'où je ne comprends pas bien
    Ensuite, je lis que ce sont les kaons qui violent la symétrie CP mais là, je ne comprends pas car je lis des choses différentes pour expliquer pourtant la même chose :
    tantôt je lis que c'est parce que les kaons, lorsqu'ils se sont annihilés avec des antikaons quand dans l'Univers il y avait autant d'antimatière que d'antimatière, il y a eu un déséquilibre :
    les kaons se seraient désintégrés moins vite que les antikaons Je ne comprends pas pourquoi ?
    Puis, j'ai lu que ce serait parce que (dixit wikipédia) :

    La particularité du kaon neutre est d'avoir une antiparticule violant la symétrie de parité : le kaon neutre « court » () a une durée de vie en effet plus brève (8,953±0,005×10^−11 s) que celle du kaon neutre « long » (, 5,116±0,020×10^−8 s). Une différence de masse entre ces deux particules, de l'ordre de 2,2×10−5 eV/c^2, aurait également été mise en évidence.
    La violation de symétrie P est étudiée pour son rôle possible dans la prédominance de la matière sur l'antimatière dans l'univers.

    --> mais ça reste beaucoup trop flou pour moi. Je ne comprends pas bien. Et en plus, ça n'a rien avoir avec la première raison que j'avais lu

    C'est comme si on me disait tout le temps : c'est comme ça. Point à la ligne ...
    Y a de quoi s'arracher les cheveux.

    Quelqu'un qui s'y connait dans ce domaine pourrait-il m'aider à y voir plus clair, s'il vous plaît ?
    J'ai encore plein d'autres questions sur le modèle standard mais si je pouvais avoir déjà des réponses pour ces deux questions-là, j'en serais déjà très heureuse.

    Merci d'avance.

    -----

    Dernière modification par Bonnie_- ; 06/08/2014 à 23h31.

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  3. #2
    Bonnie_-

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Rebonjour,

    Personne n'a donc une idée pour mes 2 questions ? Ce ne sont pas des questions qui proviennent d'exercices mais des questions que je me pose et qui me permettraient de mieux comprendre cette théorie pas évidente ... en tout cas pour moi et sans doute pour d'autres qui sont dans la même galère que moi pour cette théorie.

    Je continue de réfléchir pour la question 1) et je comprends de moins en moins l'interaction forte ...

    A petite distance (<2fm), je sais que l'interaction forte est répulsive car c'est alors le terme en - qui domine alors. --> Ok
    A plus grande distance (> 2fm), je sais que l'interaction forte est attractive car c'est alors le terme en +kr qui domine. --> Ok

    Toutefois, je rencontre le problème suivant :

    A grande distance, puisque le potentiel est proportionnel à kr, l'interaction forte devrait être de plus en plus intense et donc être de plus en plus attractive.
    Or, au contraire, l'interaction bien que toujours attractive à grande distance, s'affaiblit avec la distance.
    Mais je ne vois aucun terme dans le potentiel de l'interaction forte qui permet pourtant de rendre compte du fait que l'interaction forte bien qu'attractive s'amenuise de plus en plus quand la distance augmente !?
    Je me dis que c'est peut-être pour ça d'ailleurs que je n'arrive pas à répondre à ma question 1) ... Non ?

    Quelqu'un pourrait-il m'apporter sa lumière ?
    Dernière modification par Bonnie_- ; 07/08/2014 à 19h20.

  4. #3
    AnGLT

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    bonsoir,

    pour le premier point:

    le potentiel de yukawa étant proportionnel à je ne vois pas comment l'interaction peut avoir une portée inversement proportionnelle à la masse... quand est grand, le potentiel diminue très rapidement à cause de l'exponentiel. dans le cas du photon () tu retrouves bien ton potentiel inversement proportionnel à la distance.

    tu parles d'interaction forte, mais les gluons (les bosons qui véhiculent cette force) n'ont pas besoin d'avoir une masse pour pour avoir une faible portée.
    c'est dû au fait que les gluons possèdent une couleur et donc interagissent entre eux (c'est comme si les photons étaient chargés).

  5. #4
    0577

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Bonjour,

    1) J'ai lu que grâce à la forme du potentiel de Yukawa, on pouvait en déduire que toutes les interactions possèdent une portée inversement proportionnelle à la masse de leur boson respectif (par exemple, le photon a une masse nulle d'où l'interaction électromagnétique a une portée infinie etc).
    Le problème, c'est que même si je vois bien que le potentiel de Yukawa est proportionnel à , je n'arrive pas à comprendre comment on peut en déduire que la portée est inversement proportionnelle à la masse du boson gluon (car c'est pour l'interaction forte que cela me pose problème) ?
    C'est sans doute bête, mais moi, je remplace r par 1/m puis je compare avec le potentiel de l'interaction forte etlà, j'arrive pas à montrer que r est proportionnel à 1/m où m est la masse du gluon.
    La masse du gluon est nulle donc l'interaction forte a une portée infinie --> ça c'est ok mais je n'arrive tout simplement pas à montrer r proportionnel à 1/m.
    Le problème est que les deux formules de potentiel s'appliquent à des objets différents. Je pense que le potentiel
    devrait s'appliquer à l'interaction entre quarks, qui sont les particules composant
    les protons et neutrons (et plus généralement les hadrons: baryons et mésons). En particulier, pour r assez grand, quand le terme
    linéaire kr domine, l'interaction forte est attractive et ne diminue pas avec la distance. La conséquence en est que les quarks ne peuvent être largement séparés (le coût énergétique étant trop important) et sont effectivement confinés à l'intérieur des hadrons. Chaque hadron est
    globalement neutre vis à vis de l'interaction forte (la charge associée à l'interaction forte est appelée "couleur" et on dit donc que les hadrons sont sans couleur). L'interaction forte entre deux hadrons ne se fait que de manière indirecte, via une combinaison extrêmement complexe des interactions entre quarks de chacun des deux hadrons). En fait, l'interaction forte entre hadrons peut se décrire effectivement comme une interaction dont le boson associé est le pion (en fait les trois pions: +,-,0) qui est un méson, i.e. un hadron composé d'un quark et un antiquark. Le potentiel de Yukawa décrit cette interaction entre hadrons par l'intermédiaire des pions. En particuiler, la masse m apparaissant dans le potentiel de Yukawa est la masse du pion, qui est non-nulle, de l'ordre de 100Mev, et qui fixe la distance r=1/m à partir de laquelle l'interaction forte entre hadrons devient significative.

    Pour mieux comprendre la différence entre les deux potentiels, il est peut être utile de faire l'analogie avec la physique atomique. Dans une molécule, électrons et noyaux sont liés par un potentiel coulombien. Ces molécules sont (en général) globalement électriquement neutres et les interactions électromagnétiques entre molécules sont le résultat d'une combinaison complexe des interactions entre particules chargées composant les molécules (les molécules étant globalement neutres, la contribution principale s'annule mais du fait de la distribution spatiale des charges, il y a des contributions d'"ordre supérieur": moments dipolaires...) et l'interaction effective entre molécules, comme la force de van der Waals, a une forme en général très différente d'un potentiel coulombien.
    Ici, électrons et noyaux sont les analogues des quarks, l'interaction électromagnétique est l'analogue de l'interaction forte, le potentiel de Coulomb est l'analogue du potentiel entre quarks, les molécules sont les analogues des hadrons, et les interactions entre molécules par la force de van der Waals sont les analogues des interactions entre hadrons par l'intermédiaire des pions décrites par le potentiel de Yukawa.
    Il y a un seul point où l'analogie est mauvaise: l'interaction coulombienne décroît avec la distance et a une portée infinie: on peut imaginer deux électrons très distant en interaction coulombienne alors que l'interaction forte entre quarks croît avec la distance, ce qui conduit au confinement des quarks enhadrons, qui lui même entraîne que que l'interaction forte a effectivement une portée finie (de l'ordre de la taille des nucléons). Le boson associé à l'interaction coulombienne: le photon, comme le boson associé à l'interaction forte ente quarks: le gluon, sont de masse nulle. La différence fondamentaleentre les deux, qui explique que dans un cas on a une portée infinie et dans un autre confinement avec portée effective finie, est que les photons n'interagissent pas entre eux (un photon n'est pas électriquement chargé), la théorie de l'électromagnétisme dans le vide est linéaire (la théorie de jaugeest abélienne), alors que les gluons interagissent entre eux (un gluon est coloré), la théorie associée est non-linéaire (la théorie de jauge associéeest non-abélienne).

    Pour finir, j'ajoute que la description de l'interaction forte en termes de potentiel, en particulier pour l'interaction directe entre quarks, est extrêmement approximative car elle oublie l'aspect quantique de l'interaction, qui joue en rôle essentiel dans les phénomènes précédemment évoqués. La description quantique de l'interaction forte en termes d'interaction entre quarks est fournie par la chromodynamique quantique (théorie quantique des champs, théorie de jauge non-abélienne de groupe de jauge SU(3)).
    Dernière modification par 0577 ; 07/08/2014 à 22h14.

  6. #5
    Bonnie_-

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Tout d'abord un tout grand merci !! Je me sens moins seule s
    Grâce à vous, je commence à comprendre, ça s'éclaircie pour moi. Toutefois, en comprenant de nouvelles choses , il me vient encore quelques autres questions ... Comme je viens de tomber sur quelqu'un qui connaît ce domaine-là pointu et délicat de la physique, j'aimerais encore en profiter un peu

    Citation Envoyé par 0577 Voir le message
    Le problème est que les deux formules de potentiel s'appliquent à des objets différents. Je pense que le potentiel
    devrait s'appliquer à l'interaction entre quarks, qui sont les particules composant
    les protons et neutrons (et plus généralement les hadrons: baryons et mésons). En particulier, pour r assez grand, quand le terme
    linéaire kr domine, l'interaction forte est attractive et ne diminue pas avec la distance. La conséquence en est que les quarks ne peuvent être largement séparés (le coût énergétique étant trop important) et sont effectivement confinés à l'intérieur des hadrons.
    J'avais entendu à ce sujet (et c'est en accord avec vos informations ) que si on imposait une énergie à un système de 2 quarks (par ex : 1 quark up rouge et 1 quark up antirouge) de sorte à pouvoir les éloigner le plus possible l'un de l'autre, et bien, au lieu de les séparer, on finirait vite par créer à la place de la séparation, 2 paires quark/antiquark :
    l'une quark up rouge/antiquark up antirouge et l'autre (la même en fait), une paire quark up rouge/ antiquark up antirouge.
    Si oui, en fait je ne vois pas comment (la façon) on pourrait envoyer une telle énergie sur une paire quark/antiquark qui doit avoir un temps de vie infime ? On procéderait comment pour éloigner deux quarks si l'on pouvait ?


    Citation Envoyé par 0577 Voir le message
    L'interaction forte entre hadrons peut se décrire effectivement comme une interaction dont le boson associé est le pion (en fait les trois pions: +,-,0) qui est un méson, i.e. un hadron composé d'un quark et un antiquark. Le potentiel de Yukawa décrit cette interaction entre hadrons par l'intermédiaire des pions. En particuiler, la masse m apparaissant dans le potentiel de Yukawa est la masse du pion, qui est non-nulle, de l'ordre de 100Mev, et qui fixe la distance r=1/m à partir de laquelle l'interaction forte entre hadrons devient significative.
    En appliquant votre calcul, j'obtiens pour un pion = 140 MeV, quelque chose comme r = 7.10^-9 m soit la taille d'un très gros noyau atomique.
    Quand vous dites "le potentiel Yukawa devient significatif à partir de de r=1/m", vous voulez dire pour toutes les distances inférieures à r ou supérieures à r que cela devient significatif ?
    Car en fait, ça me pose problème dans le sens où du coup, l'interaction forte devient de plus en plus intense avec la distance mais alors on pourrait avoir des choses absurdes comme un quark d'un proton d'un atome d'hydrogène qui serait attiré à cause de l'interaction forte alors très intense (car "grande distance") par un quark appartenant à un neutron d'un noyau d'oxygène dans une molécule d'eau ou même d'une molécule située à 1 km de l'hydrogène par exemple.
    Or, évidemment, ce n'est pas le cas et du coup, c'est le formalisme mathématique qui ne rend pas compte de ça. Je ne comprends pas pourquoi ...


    Citation Envoyé par 0577 Voir le message
    Il y a un seul point où l'analogie est mauvaise: l'interaction coulombienne décroît avec la distance et a une portée infinie: on peut imaginer deux électrons très distant en interaction coulombienne alors que l'interaction forte entre quarks croît avec la distance, ce qui conduit au confinement des quarks en hadrons, qui lui même entraîne que que l'interaction forte a effectivement une portée finie (de l'ordre de la taille des nucléons).
    Tant elle est intense par rapport à l'électromagnetisme ?
    Mais pourquoi la formulation mathématique ne rend pas compte de cela ? Je veux dire dans le sens de ma question précédente (l'exemple avec un quark d'un proton appartenant à une molécule qui devrait alors être super fort attiré par un autre quark d'un autre noyau d'une autre molécules située à des km de là ?)

    Citation Envoyé par 0577 Voir le message
    Le boson associé à l'interaction coulombienne: le photon, comme le boson associé à l'interaction forte ente quarks: le gluon, sont de masse nulle. La différence fondamentale entre les deux, qui explique que dans un cas on a une portée infinie et dans un autre confinement avec portée effective finie, est que les photons n'interagissent pas entre eux (un photon n'est pas électriquement chargé), la théorie de l'électromagnétisme dans le vide est linéaire (la théorie de jauge est abélienne), alors que les gluons interagissent entre eux (un gluon est coloré), la théorie associée est non-linéaire (la théorie de jauge associée est non-abélienne).
    --> Je sens bien que dans la citation ci-dessus se trouve la réponse à mes questions --> "les gluons interagissent entre eux et pas le photons", mais c'est là où c'est un peu trop corsé pour moi car je ne vois pas comment les gluons interagissent entre eux (ils font comment pour se donner/s'échanger leur couleur si eux-même n'ont pas de "surbosons" entre gluons ? Pour un échange, suffit-il qu'un gluon entre en contact avec un autre gluon, et cela, sans échange encore d'autres particules plus petites non découvertes ("surbosons") à ce jour ?) ni pourquoi à cause de cela, l'interaction forte est à portée finie ?

    Citation Envoyé par 0577 Voir le message
    Pour finir, j'ajoute que la description de l'interaction forte en termes de potentiel, en particulier pour l'interaction directe entre quarks, est extrêmement approximative car elle oublie l'aspect quantique de l'interaction, qui joue en rôle essentiel dans les phénomènes précédemment évoqués. La description quantique de l'interaction forte en termes d'interaction entre quarks est fournie par la chromodynamique quantique (théorie quantique des champs, théorie de jauge non-abélienne de groupe de jauge SU(3)).
    --> J'aurai, je l'espère, l'occasion d'étudier cela dès l'année académique prochaine


    J'ai encore une autre question : pourquoi appelle-t-on interaction forte à la fois celle qui est régie par l'échange de pions (donc à échelle du femtomètre) et à la fois l'interaction qui est régie par l'échange de gluons (bien plus petits que le femtomètre mais de taille que j'ignore ? 10^-18 m ?) ?
    C'est pourtant 2 interactions bien différentes, non ? L'une liant les nucléons entre eux et l'autre liant les quarks entre eux, non ?

    Merci d'avance (et désolée pour ce bombardement de questions mais je suis très contente que quelqu'un ait déjà pu m'apporter des éclaircissements sur cette théorie car mon cours reste trop flou sur ces questions ... ) !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    AnGLT

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    quand tu veux casser un hadron tu utilises une grosse machine comme le LHC

    le problème est qu'en essayant de le casser, tu ne vas pas voir ses constituants mais pleins de nouvelles particules.
    c'est l'étude des propriétés de toutes ces nouvelles particules qui a permis la découverte des quarks et de leurs interactions.

    je vois que le r=1/m te perturbe mais ce n'est qu'une lecture grossière du potentiel de yukawa,
    pour t'en convaincre si tu regardes le D.L. de l'exp:
    .
    si tu poses , t'obtiens .

    je te laisse réfléchir encore un peu pour les autres questions (et relire le poste de 0577)

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  10. #7
    Bonnie_-

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Tout d'abord, merci de vous intéresser à mon problème

    Citation Envoyé par AnGLT Voir le message
    quand tu veux casser un hadron tu utilises une grosse machine comme le LHC

    le problème est qu'en essayant de le casser, tu ne vas pas voir ses constituants mais pleins de nouvelles particules.
    c'est l'étude des propriétés de toutes ces nouvelles particules qui a permis la découverte des quarks et de leurs interactions.
    Oui je sais que c'est ainsi que l'on procède au CERN pour sonder la matière et découvrir des nouvelles particules mais je pensais que ce n'était pas pareil pour ce qui était d'essayer de séparer 2 quarks par exemple qui composeraient un méson car ils sont toujours en états liés pour former des hadrons de charge totale blanche.
    Ce que je veux dire c'est que je me demandais s'il n'existait pas un autre moyen d'envoyer suffisamment d'énergie (par exemple des photons hyper hyper puissants ?) pour séparer 2 quarks (et non pour "casser" un quark en sous-particules qui n'existent probablement pas) ?

    Mais de toute façon, ma question était sans doute un peu idiote car on ne peut pas séparer 2 quarks (si on envoie suffisamment d'énergie sur un méson, celui-ci donnera lieu à 2 nouvelles paires de quark-antiquark mais on n'aura pas séparé ces derniers ...).



    Citation Envoyé par AnGLT Voir le message
    je vois que le r=1/m te perturbe mais ce n'est qu'une lecture grossière du potentiel de yukawa,
    pour t'en convaincre si tu regardes le D.L. de l'exp:
    .
    si tu poses , t'obtiens .
    MERCI !


    Citation Envoyé par AnGLT Voir le message
    je te laisse réfléchir encore un peu pour les autres questions (et relire le poste de 0577)
    Relire le poste de 0577, je l'ai déjà fait plusieurs fois, c'est d'ailleurs pourquoi après j'ai séparé son texte en plusieurs parties avec les questions/problèmes que cela me pose (bien que cela ait résolu d'autres de mes problèmes, ça m'a donné d'autres nouvelles questions en tête en fait). Donc, sa réponse m'a bien sûr aidé mais du coup, il m'est venu d'autres questions.
    J'ai déjà beaucoup réfléchi sur ces questions et fait des nombreuses recherches sur internet mais en vain ... Mais sur internet , ce n'est pas exactement ce que je cherchais et cela ne répond pas vraiment à mes questions.
    Mon problème vient sûrement du problème que je ne comprends pas la violation CP en quoi elle consiste. Et quand je regarde sur internet, on jette quelques petits mots d'explications mais sans plus, et puis, on dit "c'est comme ça" sans plus d'explication d'où je n'avance pas dans ma compréhension de ce côté-là ...

    Est-ce que vous sauriez m'expliquer en quoi consiste la violation CP, s'il vous plaît ?
    Et pourquoi l' interaction forte concernant les pions concerne également les gluons (et donc une autre échelle de grandeur) --> mon problème vient seulement du fait que les 2 interactions 'lune régissant les mésons l'autre concernant les gluons) ont le même NOM ?! --> pourquoi ces 2 interactions ont-elle le même nom ? Elles sont pourtant bien différentes, elles n'agissent pas de la même façon ...
    Dernière modification par Bonnie_- ; 08/08/2014 à 22h30.

  11. #8
    AnGLT

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    je pense que tu trouveras quelques réponses sur la page http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_force.
    il y a aussi un super gif animé qui explique l'interaction proton-neutron par l’échange d'un pion.

  12. #9
    0577

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Bonjour,

    En appliquant votre calcul, j'obtiens pour un pion = 140 MeV, quelque chose comme r = 7.10^-9 m soit la taille d'un très gros noyau atomique.
    Quand vous dites "le potentiel Yukawa devient significatif à partir de de r=1/m", vous voulez dire pour toutes les distances inférieures à r ou supérieures à r que cela devient significatif ?
    Car en fait, ça me pose problème dans le sens où du coup, l'interaction forte devient de plus en plus intense avec la distance mais alors on pourrait avoir des choses absurdes comme un quark d'un proton d'un atome d'hydrogène qui serait attiré à cause de l'interaction forte alors très intense (car "grande distance") par un quark appartenant à un neutron d'un noyau d'oxygène dans une molécule d'eau ou même d'une molécule située à 1 km de l'hydrogène par exemple.
    Or, évidemment, ce n'est pas le cas et du coup, c'est le formalisme mathématique qui ne rend pas compte de ça. Je ne comprends pas pourquoi ...


    Peut-être qu'une partie de la confusion vient de la croyance que l'interaction forte entre quarks est universellement attractive. Ce n'est pas le cas.
    En électromagnétisme, deux charges de mêmes signes se repoussent et deux charges de signes contraires s'attirent. En particulier, si on a deux atomes
    (donc objets globalement neutres) très éloignés, les électrons de l'un vont attirer les protons et repousser les électrons de l'autre et vice-versa.
    Comme les deux atomes sont globalement neutres, il y a un effet d'annulation approchée des forces d'attraction et de répulsion. L'annulation n'est pas totale du fait de la distribution spatiale des charges et il y a une force résiduelle du type van der Waals. La situation pour l'interaction forte entre quarks est complètement similaire (l'électromagnétisme et l'interaction forte sont de "même nature": le photon et le gluon sont tous les deux des particules de masse nulle et de spin 1): deux quarks de mêmes charges se repoussent et deux quarks de charges opposées s'attirent (dans ce cas, la charge est la couleur et ce n'est pas vraiment un nombre, mais c'est un détail technique). Si on a deux hadrons (donc objets globalement neutres) très éloignés, les quarks de l'un vont attirer les quarks de couleurs différentes et repousser les quarks de même couleurs de l'autre quarks et vice-versa. Même si chacune de ces interactions individuelles est extrêmement forte, il y a un effet d'annulation approchée des forces d'attraction et et de répulsion parce que les deux hadrons sont globalement neutres. L'annulation n'est pas totale du fait de la distribution spatiale des charges et il y a une force résiduelle entre les hadrons.

    Mais pourquoi la formulation mathématique ne rend pas compte de cela ? Je veux dire dans le sens de ma question précédente (l'exemple avec un quark d'un proton appartenant à une molécule qui devrait alors être super fort attiré par un autre quark d'un autre noyau d'une autre molécules située à des km de là ?)
    J'ai encore une autre question : pourquoi appelle-t-on interaction forte à la fois celle qui est régie par l'échange de pions (donc à échelle du femtomètre) et à la fois l'interaction qui est régie par l'échange de gluons (bien plus petits que le femtomètre mais de taille que j'ignore ? 10^-18 m ?) ?
    C'est pourtant 2 interactions bien différentes, non ? L'une liant les nucléons entre eux et l'autre liant les quarks entre eux, non ?
    Dans le cas de l'électromagnétisme, on donne un nom spécifique à la force de van der Waals mais c'est bien une force de "nature électromagnétique": c'est le résultat d'une combinaison compliquée d'interactions coulombiennes, ce n'est pas une nouvelle force fondamentale. C'est un exercice classique de calculer l'expression de la force de van der Waals comme résultat d'interactions coulombiennes. Un tel résultat fait de nombreuses approximations et en fait la forme précise de l'interaction molécule-molécule est en général plus compliquée que la simple force de van der Waals et assez difficile à dériver théoriquement. C'est similaire pour l'interaction forte. On pourrait donner des noms différents à l'interaction entre nucléon et à l'interaction entre quarks (de même qu'on donne un nom spécifique à la force de van der Waals) et c'est ce qui est fait par exemple sur wikipédia où on appelle force nucléaire l'interaction entre nucléons et interaction forte fondamentale l'interaction entre quarks. Mais l'interaction nucléaire est bien de même nature que l'interaction forte fondamentale: c'est le résultat d'une combinaison compliquée d'interactions fortes fondamentales, ce n'est pas une nouvelle force fondamentale.
    La question naturelle est alors: existe-t-il un analogue de l'exercice classique pour la force de van der Waals, est-il possible de démontrer que la force nucléaire effective décrite en termes d'échange de pions par le potentiel de Yukawa est une conséquence mathématique de la théorie décrivant l'interaction forte. Si on utilise comme théorie décrivant l'interaction forte la formule de potentiel que vous avez donnée, on n'y arrive pas, tout simplement parce que cette formulation de la théorie est trop grossière. En fait, même si on utilise la théorie précise décrivant l'interaction entre quarks, la chromodynamique quantique, on ne sait pas montrer rigoureusement que l'interaction effective entre nucléons se fait par échange de pions. Il n'y a quasiment aucun doute que la chromodynamique quantique implique ce résultat (on peut faire des calculs numériques qui supportent l'idée que c'est le cas) mais c'est juste techniquement trop compliqué en l'état des connaissances actuelles.

    --> Je sens bien que dans la citation ci-dessus se trouve la réponse à mes questions --> "les gluons interagissent entre eux et pas le photons", mais c'est là où c'est un peu trop corsé pour moi car je ne vois pas comment les gluons interagissent entre eux (ils font comment pour se donner/s'échanger leur couleur si eux-même n'ont pas de "surbosons" entre gluons ? Pour un échange, suffit-il qu'un gluon entre en contact avec un autre gluon, et cela, sans échange encore d'autres particules plus petites non découvertes ("surbosons") à ce jour ?)
    Les gluons interagissent entre eux directement, il n'y a pas de "surbosons" entre gluons. En électrodynamique, il n'y a pas d'interaction directe photon-photon ni d'interaction directe électron-électron mais seulement une interaction directe électron-photon où un électron arrive, émet ou absorbe un photonpuis repart. En termes de diagrammes de Feynman, cette interaction élémentaire correspond à un somment trivalent: deux des arêtes sont des électrons et la troisième est un photon. En chromodynamique, il n'y a toujours pas d'interaction directe quark-quark, il existe une interaction quark-gluon similaire à l'interaction photon-électron (un sommet trivalent avec un quark qui émet ou absorbe un gluon) mais il existe aussi des interactions gluon-gluon (il en existe en fait de deux types: une décrite par un sommet trivalent, i.e. interaction directe de 3 gluons, et une autre décrite par un sommet tétravalent, i.e. une interaction directe de 4 gluons. Cette structure est évidente si on sait ce qu'est une théorie de jauge non-abélienne mais c'est peut-être un peu long à expliquer...).
    Dernière modification par 0577 ; 09/08/2014 à 09h46.

  13. #10
    Bonnie_-

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    Citation Envoyé par AnGLT Voir le message
    je pense que tu trouveras quelques réponses sur la page http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_force.
    il y a aussi un super gif animé qui explique l'interaction proton-neutron par l’échange d'un pion.
    Merci. J'avais déjà lu cet article de wiki mais il y a quelque temps ... Mais je vais le relire car c'est vrai que c'était bien résumé. Malgré tout, je n'ai pas l'impression que cela répondait à toutes mes questions mais peut-être qu'une meilleure relecture après les éclaircissements que j'ai eus sur ce forum me permettra de mieux tout comprendre cet article de wiki

  14. #11
    Bonnie_-

    Re : Questions sur la physiques des particules.

    @ 0577 : Merci d'avoir pris encore la peine de me répondre point par point pour l'interaction forte !
    C'est en effet plus clair.

    J'ignorais que 2 quarks de même couleur subissaient une répulsion entre eux ?
    Cela non plus n'est pas rendu compte dans le potentiel de l'interaction forte ...


    Je pensais que le potentiel de l'interaction forte ne pouvait être uniquement répulsif que lorsque 2 quarks étaient vraiment très très proche (quand r est suffisamment petit pour que ce soit le terme en qui domine dans le potentiel de l'interaction forte) et attractive dès que r est suffisamment grand càd quand c'est le terme en +kr qui domine dans le potentiel de l'interaction forte.

    Sinon, en effectuant encore d'autres recherches sur les quarks eux-même, j'ai trouvé encore d'autres informations qui répondent également un peu à mes questions (mais au départ, je n'aurais jamais pensé à taper de tels mots sur internet car je ne connaissais pas l'existence de ces phénomènes (sauf confinement de couleur vaguement)) :

    --> confinement de couleur (wiki) et liberté asymptotique (wiki) aident finalement à comprendre en partie l'interaction forte.

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