| La théorie de grande unification prédit qu'un
proton sur 1032 doit se désintégrer chaque année.
les physiciens ont donc construit des piscines d'eau pure contenant environ
1033 protons pour observer ce phénomène. Lors
de sa désintégration, un proton devrait se transformer en
un méson (donnant lui-même 2 photons g)
et un positron e+. Ce dernier, plus rapide que la lumière
bleue (effet Cerenkov) détecté sur les parois de la piscine.
Mais aucune désintégration n'a pu être clairement identifiée,
ce qui remet en cause la validité de cette théorie.
Bernard Pire, chercheur au CNRS, centre de physique théorique,
école polytechnique, Palaiseau
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L'interaction forte est responsable de la liaison des protons
et des neutrons dans les noyaux atomiques. Son intensité est considérable
et elle dominerait toutes les autres forces de la nature si son rayon d'action
n'était pas minuscule (de l'ordre de la taille des noyaux atomiques,
soit moins de 10-14 mètre). Elle s'exerce entre les constituants
des nucléons et ceux des mésons : quarks, antiquarks et gluons.
Un quark porte une charge forte, appelée couleur, qui peut prendre
3 valeurs : rouge, verte ou bleue, tandis qu'un antiquark porte une "anticouleur"
cyan, magenta ou jaune. Tout comme l'interaction électromagnétique
est transmise par les photons, les interactions fortes s'expriment par
l'échange de gluons, porteurs d'une couleur et d'une anticouleur.
Les gluons interagissent aussi en échangeant d'autres gluons. L'attraction
entre les particules colorées est si intense qu'elles restent groupées
en structures "blanches"(c'est-à-dire neutres de couleur, comme
la lumière blanche est une superposition des couleurs de l'arc-en-ciel)
que sont les protons, les neutrons et mésons.
Bernard Pire, chercheur au CNRS, centre de physique théorique,
école polytechnique, Palaiseau
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Une foule entourant un joueur de guitare fait écran
à la propagation du son et le mélomane éloigné
ne perçoit qu'une mélodie atténuée, plus faible
que ne l'impliquerait la propagation de son sans obstacle. Un ensemble
neutre d'atomes a le même effet sur une charge électrique
positive : les électrons (comme le public) ont tendance à
s'en rapprocher, si bien qu'un instrument éloigné perçoit
cette charge comme atténuée. En physique quantique, le vide
joue un rôle semblable grâce aux furtives apparitions en son
sein de paires particule-antiparticule dites "virtuelles"; tout se passe
comme si la charge décroissait lorsqu'augmente la distance à
laquelle on la perçoit - c'est le carré de cette image qui
mesure l'intensité caractéristique de l'interaction, appelée
constante de couplage. L'intensité électromagnétique
croît donc lorsque la distance diminue. Il se trouve que l'effet
du vide est inverse dans le cas de l'interaction forte. La charge de couleur
d'un quark est augmentée par l'apparition fugitive de gluons de
même charge dans le vide qui l'entoure : c'est un phénomène
d'anti-écrantage et l'intensité de la force de couleur décroît
lorsque la distance diminue. 2 quarks de couleurs différentes sont
plus attirés l'un par l'autre lorsqu'ils sont éloignés
que lorsqu'ils sont proches, comme s'ils étaient retenus par un
élastique ! On estime qu'à une très courte distance
( 1030 cm), les interactions électromagnétique
et forte pourraient avoir les mêmes constantes de couplage et devenir
alors indistinctes.
Bernard Pire, chercheur au CNRS, centre de physique théorique,
école polytechnique, Palaiseau |