Minimisations de l'énergie (vs) Nucléons

[ThunderJack]

Bonjour à tous,

Une question me taraude depuis quelques temps :

Lorsque deux particules s'assemblent, se lient, grâce aux forces électromagnétiques, l'énergie totale du système diminue.
Ainsi, une molécule de dihydrogène possède un état fondamental d'énergie moindre que la somme de l'énergie des états fondamentaux de chacun des atomes d'hydrogènes prit isolément ==> l'énergie potentielle totale entre les 2 électrons et les 2 protons est moindre dans la molécule. C'est grâce à cela que la plupart des composés moléculaires qui abondent autour de nous ont pu se former spontanément.

Mais d'autre part, il y a la force forte, qui me laisse pantois :
Cette force a la propriété d'augmenter l'énergie fondamentale d'un état lié comparé aux composants isolés. Par exemple, l'énergie de l'état fondamental d'un proton est beaucoup plus élevée que la somme de celle de ces trois quarks prit isolément.

Mes questions :
->Comment la force forte arrive à faire persister des protons et des neutrons, alors que leur existence n'est possible que par l'atteinte d'un maximum local d'énergie ?
-> Une fois les protons et les neutrons formés (augmentation de l'énergie totale), leurs interactions mutuelles proton-neutron, diminue l'énergie totale des noyaux.... Comment la force forte pourrait-elle avoir deux comportements si opposés ? La force d'interaction faible y est-elle pour quelque chose ?


J'espère que j'ai été assez clair, ces incompréhensions me pourrissent littéralement la vie pour le moment, je n'arrive pas à rejoindre les deux bouts.

Merci !
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[Amanuensis]

Mais d'autre part, il y a la force forte, qui me laisse pantois :
Cette force a la propriété d'augmenter l'énergie fondamentale d'un état lié comparé aux composants isolés. Par exemple, l'énergie de l'état fondamental d'un proton est beaucoup plus élevée que la somme de celle de ces trois quarks prit isolément.

On ne peut pas prendre des quarks "isolément". La comparaison des énergies est donc difficile! Sur quoi vous basez-vous pour cette affirmation?

[ThunderJack]

Bonjour,

Je me base sur l'énergie de masse des particules, disponibles sur wikipédia :

+/- 3 MeV pour le quark up
+/- 6 MeV pour le quark down
+/- 938 MeV pour le proton

Soit une différence de 926 MeV entre l'énergie de deux quarks up et un quark down pris isoléments et celle d'un proton.

[ThunderJack]

Ces questions me sont venues alors que j'essayais de me schématiser l'équation E=mc^2 :

-> Si je prend un objet quelconque, je peux retrouver sa masse en calculant son énergie totale dans le référentiel d'étude :
---> énergie cinétique macroscopique
------> énergie cinétique de rotation macroscopique
------> énergie cinétique de translation macroscopique
------> énergie potentielle macroscopique
---> énergie au repos
------> énergie potentielle des molécules et atomes qui composent mon objet
------> énergie cinétique des molécules et atomes qui composent mon objet
------> énergie au repos des molécules et atomes qui composent mon objet
---------> énergie potentielle des électrons
---------> énergie cinétiques des électrons
---------> énergie au repos des électrons
---------> énergie potentielle des nucléons
---------> énergie cinétique des nucléons
---------> énergie au repos des nucléons
------------> énergies des gluons
------------> énergies des quarks

A chaque niveau de mon petit arbre, si je veux séparer l'entité correspondante en ses constituants,
je dois fournir de l'énergie à mon système. C'est valable pour la séparation des molécules en atomes,
des atomes en électrons et nucléons,...
...mais PAF! pas pour mes nucléons ! Si je les séparent en quarks, de l'énergie est libérée, et pas qu'un peu.

Ce changement de tendance m'a intrigué et c'est cela qui m'a poussé à venir poser ces question.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThunderJack]

Voilà un petit dessin rapide qui illustre, je l'espère de manière compréhensible, le cheminement de ma pensée :
Je me focalise sur un quark et je regarde son énergie individuelle qui varie en fonction du système dans lequel il se trouve.

[ThunderJack]

Personne ne sait me répondre ?

[Amanuensis]

Ben la réponse a été donné: On ne peut pas prendre des quarks "isolément".

On ne sait donc pas ce que vous représentez pour le point marqué "isolé".

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J'avais trouvé un texte pas mal sur "l'origine de la masse du proton", un article d'un mensuel scientifique, je ne le retrouve pas.

Mais on trouve des textes sur le web...

Le plus gros de la masse (genre 95%) est attribué à l'énergie cinétique des quarks et des gluons.

De manière imagée, les quarks ne peuvent "exister" qu'en se baladant très vite et en échangeant fortement avec leur copains.

D'où la difficulté à donner un sens au point marqué "quark isolé".