les forces (quark poker)
Les particules élémentaires sont sensibles à trois types de forces : électromagnétique, faible et forte.
L’interaction électromagnétique est la plus connue. Elle s’exerce entre deux particules chargées et gouverne la quasi-totalité des activités terrestres : chimie, électronique, informatique, biologie,… Elle est transmise par le photon dont le concept a été proposé par Albert Einstein en 1905.
Carte représentant le photon. Le fond blanc indique qu’il est insensible à l’interaction forte.
L’interaction faible est, par exemple, responsable de la régulation de l’activité du Soleil et, par là même, de la longévité de notre étoile. Sur Terre, elle se manifeste dans la radioactivité bêta de certains noyaux atomiques instables (grâce à elle, l’intérieur de la Terre est encore en fusion). Elle est transmise par trois particules appelées bosons W+, W– et Z0 découvertes en 1983 et 1984 au CERN (Genève).
Représentation des trois particules qui transmettent l’interaction faible.
Enfin, l’interaction forte assure la liaison des constituants élémentaires, appelés quarks, au sein du proton et du neutron. Elle est transmise par huit gluons dont les manifestations directes ont été observées expérimentalement en 1979. Chacun possède une couleur et une anticouleur. Afin de simplifier le jeu nous n’avons pas distingué ces deux notions. Par exemple le gluon « rouge-antibleu » n’est, dans le jeu, pas différent du « bleu-antirouge » et nous les désignerons par « rouge et bleu ». Il existe un gluon qui peut interagir avec une couleur quelconque qu’il ne modifie pas lors de cette interaction (gluon des trois couleurs).
Les gluons sont aussi des bosons. Les bosons se distinguent des constituants de la matière qui sont des fermions par une propriété reliée au mouvement de rotation intrinsèque (ou « spin ») de ces particules. Le spin des bosons est un multiple entier d’un spin fondamental alors que les fermions ont un spin demi-entier. Toutes les particules transmettant les forces ont un spin égal à 1 alors que les constituants ont un spin égal à 1/2.
L’interaction forte intervient dans les réactions nucléaires au sein des centrales ainsi que dans les réactions de fusion entre éléments légers, dans le Soleil.