Chromodynamique quantique

[aucunnomdelibre]

Bonjour à tous ceci est la 2onde discussion que je créé.

Avant tout je tient à vous dire que je suis en 3ème donc cette question vous paraîtra peut être étrange par rapport à mon niveau et la majorité d'entre vous a surement beaucoup plus de connaissance que moi.
Ne vous inquiétez pas je connais quand même les particules en rapport avec le sujet (quarks, gluons...), ce que je voudrais savoir c'est plutot "comment elle marche ?" et "à quoi elles servent ?" on va dire.
Ma question est la suivante :
-Est-ce que quelqu'un peut m'expliquer (de préférence simplement) la chromodynamique quantique (principalement l'interaction gluon-quark) ?


Merci d'avance pour toutes vos réponses.
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[Noix010]

Je ne connais pas bcp plus que le nom, bien que j'ai eu un cours sur le sujet. Ce que je vais dire n'est dont pas spécifique aux problèmes de la QCD (quantum chromo...) mais des généralités sur la théorie quantique des champs, sur la façon dont on décrit les particules et leurs intéractions.
Je vais donner quelques vraies définitions (i.e. pas de la vulgarisation) qui donneront une idée plus précise de la théorie, bien qu'il te faudrait un prof de math. pour comprendre.

- la notion de particule n'a pas grand chose à voir avec l'idée classique d'un point dans l'espace-temps, caractérisé par sa masse sa charge ou autres nombre. Eugène Wigner a proposé la définition suivante en 1939: "Une particule est une représentation irréductible du groupe de Poincaré"

1. Représentation = morphisms du groupe vers le groupe des automorphismes d'un espace vectoriel. On dit que le groupe agit sur l'espace.
2. Irréductible= pas de sous-espace invariant sous l'action du groupe
3. Groupe= ensemble avec une opération, possèdant un élément neutre pour l'opération, et dont chaque élément est inversible
4. Groupe de Poincaré= ensemble des transformations linéaires de l'espace-temps qui préservent le "pseudo"-produit scalaire

En fait, cette définition n'est pas complète, et pour la chromodynamique, on ne considère pas le groupe de Poincaré mais ou un truc du genre (ou plutot le "produit" (il ya une définition qui n'a rien à voir avec un produit de nombre, mais je ne vais pas m'étaler) du groupe de Poincaré avec ). Pour te donner une idée, ce groupe est un ensemble de matrices inversibles, l'opération est le produit des matrices, l'élément neutre est la matrice identité.

Cette description des particules a permis une classification des particules élémentaires (Murray, Gell-Mann, ou plutot, on connait les représentations irréductibles de ce groupe).

Pour ce qui est des intéractions:
- ce que l'on apprend dans un cours d'intro (d'ailleurs c'est étonnant, je n'ai quasiment aucun souvenir de ce que j'ai appris...) c'est comment est ce qu'on calcul les probabilités d'une particule d'un certain type avec une certaine impulsion etc... puisse donner telle ou telle particule après une collision / une intéraction. (Déja, la description précédente permet de décrire le fait une particule d'un certain type se transforme en une particule d'un autre type, un certain quark en un autre. Rien en physique classique ne l'explique)
Bon, ça remonte à longtemps, alors je vais probablement dire une bêtise, mais les expressions sont de la forme où il peut y avoir plein de qui sont des dérivée (je n'ai pas donnée la variable) de qui est un opérateur mal défini dans un espace de Hilbert dont est un certain vecteur.

- ce qui est spécifique à la QCD, c'est l'expression de $S$ dans la formule précédente et les techniques qui permettent de calculer de telles expressions. Elles sont bien connues pour l'électrodynamique quantique mais ne marchent pas en QCD. Dans le cas connu, on parle de developpement perturbatif, i.e. on écrit comme une somme dont les premiers termes sont grands et les suivants sont de plus en plus petit (en norme, si c'est un opérateur borné...). La quantité exacte est une somme infinie, et souvent l'on considère qu'avec les premiers termes on a déja une bonne approximation. En QCD, ça ne marche pas du tout. Dans tous les cas, on a bien souvent des quantités infinies.

[Noix010]

voila, ceci est une idée du contenu des cours d'intro sur le sujets, sans toute la partie interprétations diverses et variées que l'on peut facilement trouver en vulgarisation.


Bon, bien sur on passe bcp de temps sur l'expression de S, l'"action" associée à un Lagrangien, qui est ce qu'on appelle une fonctionnelle, une fonctions qui dépend d'une infinité de variables. Il y a quand même un tas de choses intéressantes à ce sujet

[albanxiii]

Bonjour,

En 3ème, il risque d'avoir un peu la tête sous l'eau avec ces explications...

Peut-être que http://www.dummies.com/how-to/conten...odynamics.html sera plus abordable... Même http://frankwilczek.com/Wilczek_Easy...ade_Simple.pdf me semble plus difficile.
Et puis vous travaillerez votre anglais en même temps
En français http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageE03.html

Mais il faut bien se rendre compte que pour espérer comprendre quoi que ce soit, il faut un certain bagage physique et mathématique, et qu'il va vous falloir encore un bon paquet d'année avant de l'avoir... J'espère que vous garderez votre enthousiasme d'ici là.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[aucunnomdelibre]

D'abord, merci pour cette réponse Noix010 , et ensuite, heureusement que j'ai précisé que j'étais en 3ème...

[aucunnomdelibre]

Merci aussi à albanxiii, et oui c'est vrai que j'ai la tête sous l'eau, je me suis presque noyé...
Je n'ai pas encore cliqué sur les liens mais ce que j'attendais comme réponse c'est plutôt : Quelle est la différence entre les couleurs des particules élémentaires (quarks et gluons), j'ai compris qu'il y avait jaune vert et rouge...
et puis si c'est possible en quoi des m&m's peuvent créer l'interaction forte qui permet au atomes de rester soudés.
Et pas d'inuiétude je compte bien garder mon enthousiasme.