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LES BOSONS
Nous savons maintenant que les particules sont mûes ou liées ensemble par quatre forces fondamentales :
- la gravitation;
- la force électromagnétique;
- l'interaction forte;
- et l'interaction faible.
Mais non contentes d'être les composants de l'intégralité de la matière nous entourant, figurez-vous que les particules sont également responsables des forces les agitant.
Généralités
Ces particules particulières sont appelées les bosons
. Nous avons dans notre voyage déjà rencontré un bosons : le photon.
Le photon est lié à la force électromagnétique, mais comment agit-il ? En réalité quand deux électrons se repoussent sous l'effet de la force électrique (deux charges de même signes se repoussent), ils s'échangent en réalité des photons entre eux.
Interaction de deux électrons via un boson
Les deux électrons de l'animation ci-dessus se repoussent mutuellement en s'échangeant des photons (vision schématique). Ce sont les photons qui sont porteurs de l'énergie transitant entre les deux électrons.
Dans ce cas précis on parle de photon virtuel car il n'est pas détectable, par opposition aux photons libres qui peuvent être détectés par des instruments. Mais en réalité rien ne différencie les photons composant la lumière de ceux échangés lors d'une interaction électromagnétique.
Les gluons de l'interaction forte
Les bosons mis en jeu lors de l'interaction forte sont les gluons, pour rappel l'interaction forte est
la force liant les quarks entre eux.
Si son existence a été postulé dès les années 60, la preuve expérimentale de son existence ne fut elle fournie qu'en 1979.
- DES QUARKS ET DES COULEURS -
La théorie physique décrivant l'interaction forte adopte parfois la dénomination quelque peu barbare de "chromodynamique quantique".
Derrière cette théorie se cache une propriété des quarks que nous n'avons pas encore abordée : leur couleur.
N'y voyez aucun rapport avec les couleurs telles que nous les concevons généralement, la charge de couleur est à l'interaction forte ce que la charge électrique est à la force électrostatique.
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| Un baryon : 3 quarks reliés par l'interaction forte |
Les quarks peuvent être de trois couleurs différentes : rouge, vert et bleu. Les antiquarks peuvent être de couleur anti-rouge, anti-vert ou anti-bleu
La rêgle veut que pour des quarks s'assemblent la somme de leurs couleurs s'annule, on trouve ainsi trois type d'assemblage de quarks :
- les baryons composés de trois quarks dont un vert, un bleu et un rouge
- les anti-baryons composés de trois anti-quarks dont un anti-vert, un anti-bleu et un anti-rouge
- les mésons composés d'un quarks d'une couleur et d'un anti-quarks de l'anti couleur correspondante
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| Un méson : 1 quark et 1 anti-quarks reliés par l'interaction forte |
les baryons et les mésons sont des sous-familles des hadrons. Parmi les particules dont nous avons déjà parlé, les protons et les neutrons sont des baryons,le pion est un méson.
Si dans un hadron la somme des couleurs s'annulent toujours, les quarks eux changent constamment de couleur.
