Interaction forte
La forte interaction (ou force nucléaire forte) est l'une des quatre forces fondamentales. Les autres sont l'électromagnétisme, l'interaction faible et la gravitation. Elles sont appelées forces fondamentales parce qu'on ne peut pas les rendre plus simples.
La forte force nucléaire maintient la matière la plus ordinaire. Bien qu'elle soit la force fondamentale la plus puissante, 1038 (1 suivi de 38 zéros) fois plus forte que la gravité, l'interaction forte ne fonctionne que sur des distances de quelques femtomètres (fm). Cela représente environ 10-15 (0.000000000000001) mètres de long.
Les scientifiques le divisent souvent en deux parties : la force de la couleur et la force nucléaire. À des distances de 0,8 fm et moins, la force de la couleur maintient ensemble les particules subatomiques, comme les protons et les neutrons. À des distances de 1 à 3 fm, la force nucléaire lie les particules subatomiques en noyaux d'atomes.
On pense souvent que l'interaction forte est contrôlée par les gluons, qui "collent" les quarks entre eux grâce à la force. Les gluons peuvent être échangés (déplacés) entre les quarks, les antiquarks et d'autres gluons. On dit que toutes ces particules portent une "charge de couleur", quelque chose que possèdent les particules élémentaires et qui est comme une charge électrique. Les particules ayant une charge de couleur échangent des gluons, tout comme les particules ayant une charge électrique échangent des photons.
Dans la théorie de la chromodynamique quantique (CDQ), la force la plus importante est l'interaction entre les quarks et les gluons. La chromodynamique quantique est la théorie qui explique les différentes couleurs [citation nécessaire]. La force forte est la force de base contrôlée par les gluons, qui affecte les quarks, les antiquarks et les gluons eux-mêmes.
La force forte n'affecte que les quarks directement. Entre les hadrons, la force forte est connue sous le nom de force nucléaire. La force forte est la raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir les quarks libres, c'est-à-dire les quarks qui sont seuls. Cet événement est appelé confinement des couleurs, une théorie qui dit que l'on ne peut voir que les hadrons.
La force de la couleur
La force de couleur est la force nucléaire qui agit entre les trois quarks dont est fait un proton ou un neutron. On l'appelle la force de couleur car, comme la force électromagnétique, la force forte a des charges. La principale différence est que la force électromagnétique n'a qu'une seule charge (les charges magnétiques ne sont que des charges électriques lentes), et que la force forte en a trois. Ces trois types de charges sont nommés d'après des couleurs : rouge, bleu et vert. Elles ont également des anticouleurs : anti-rouge, anti-bleu et anti-vert. Comme la force électromagnétique, les couleurs opposées s'attirent, et les mêmes couleurs se repoussent. Certaines particules qui ont une charge de couleur sont des quarks et des antiquarks. Le type de quark n'est pas du tout lié à la charge de couleur de ce quark. Les quarks sont l'une des plus petites particules actuellement connues de l'homme ; ils ne prennent pas de place car ce sont des points, et les seules particules que nous n'avons pas encore réussi à séparer des autres particules. En fait, la nature de la force puissante entre les particules est telle qu'elle devient d'autant plus forte que les particules sont éloignées les unes des autres. Le porteur de la force forte est appelé le gluon. Les gluons ont également une charge de couleur. Les quarks et les gluons ont tous deux des propriétés qui les rendent uniques par rapport aux autres particules.
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Les trois couleurs de quark (rouge, vert, bleu). Elles se combinent pour être blanches, ou incolores
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Les trois quark anticolores (antirouge, anti vert, anti bleu). Ils se combinent également pour être incolores ; le noir dans le cas où il s'agit de matière physique ou de pigments.
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La forte force est déplacée entre un proton et un neutron par l'intermédiaire des gluons
La force nucléaire
La force nucléaire, ou force résiduelle (restes) est la force forte qui agit entre les hadrons (particules composées de deux ou trois quarks, par exemple les protons et les neutrons). C'est ce qui maintient le noyau d'un atome ensemble.
Pages connexes
- Physique des particules
- Isotope
- Physique nucléaire
Questions et réponses
Q : Quelles sont les quatre forces fondamentales en physique ?
R : Les quatre forces fondamentales en physique sont l'électromagnétisme, l'interaction faible, la gravitation et la force nucléaire forte.
Q : En quoi la force nucléaire forte est-elle différente des autres forces fondamentales ?
R : La force nucléaire forte est beaucoup plus forte que la gravité (1038 fois plus forte) mais elle ne fonctionne que sur de très courtes distances de quelques femtomètres (fm). Elle maintient ensemble les particules subatomiques comme les neutrons et les protons, ainsi que le noyau atomique.
Q : Qu'est-ce que la chromodynamique quantique ?
R : La chromodynamique quantique (QCD) est une théorie qui explique les différentes couleurs. Elle affirme que la force forte agit entre les quarks et les gluons.
Q : Comment fonctionne le confinement des couleurs ?
R : Le confinement des couleurs se produit lorsqu'il faudrait tellement d'énergie pour séparer un quark que de nouveaux hadrons seraient créés à la place. Ce phénomène peut être observé dans les accélérateurs de particules.
Q : Quelles sont les particules qui portent une charge de couleur ?
R : Les quarks, les antiquarks et les gluons portent tous une charge de couleur qui est similaire à la charge électrique.
Q : Comment les particules ayant une charge de couleur interagissent-elles entre elles ?
R : Les particules ayant une charge de couleur échangent des gluons entre elles, tout comme les particules ayant une charge électrique échangent des photons entre elles.
Q : Que se passe-t-il lorsque deux hadrons constitués de quarks interagissent entre eux ?
R : Lorsque deux hadrons constitués de quarks interagissent l'un avec l'autre, cet effet de la force forte est connu sous le nom de force nucléaire (qui n'est pas fondamentale).
