Qu'est-ce que la physique électromagnétique?
La physique électromagnétique cherche à expliquer à la fois l’interaction des particules chargées électriquement et les phénomènes magnétiques. Alors qu’on pensait à l’origine être séparés, il a été démontré que les champs électriques et magnétiques sont liés. À l'exception des effets gravitationnels, la force électromagnétique régit presque toutes les interactions naturelles observables à l'œil nu. Que la physique électromagnétique soit fondamentalement liée à d'autres domaines de la physique est un sujet de recherche en cours.
Le physicien britannique James Clerk Maxwell a montré en 1873 que l'électricité et le magnétisme étaient liés. Il a démontré non seulement comment les particules chargées interagissaient les unes avec les autres, mais également comment les charges en mouvement créaient des champs magnétiques. Ses hypothèses ont depuis été largement confirmées par expérience. Depuis lors, la physique électromagnétique a été considérée comme une théorie unique; il est incorporé dans un ensemble de quatre lois connues sous le nom d'équations de Maxwell.
Il existe quatre forces fondamentales dans la nature: les forces électromagnétiques, gravitationnelles, nucléaires fortes et nucléaires faibles. Chacune s'applique à toutes les distances de l'espace, mais, comme dans tous les domaines scientifiques, la force électromagnétique a une portée dans laquelle elle domine. Sur de très grandes échelles, comme avec les étoiles et les galaxies, la gravité domine. Des interactions électromagnétiques existent encore, mais elles sont submergées par la force de gravitation. dans un sens, la physique électromagnétique est «noyée».
Aux très petites échelles, comme dans le noyau d'un seul atome, la force nucléaire puissante domine. C'est la force responsable du maintien des protons à l'intérieur du noyau, même si la force électromagnétique tend à les écarter. Cela laisse une échelle intermédiaire largement dominée par la physique électromagnétique.
Même si la force électromagnétique interagit avec chaque particule chargée individuellement, elle est collectivement responsable de plus grandes interactions. Lorsque des électrons d'un atome se mêlent aux électrons d'un autre, une molécule peut se former. Les molécules peuvent être plus stables que certains atomes individuels. De plus, les molécules peuvent interagir les unes avec les autres dans un processus régi fondamentalement par la physique électromagnétique. Ces échanges moléculaires sont la base de la chimie.
Les développements récents en physique suggèrent que la force électromagnétique pourrait être liée aux autres forces fondamentales. La force nucléaire faible, responsable de la désintégration radioactive, semble être très différente de la force électromagnétique dans les circonstances de tous les jours. À des températures extrêmement élevées, cependant, les deux forces distinctes semblent se confondre dans ce qu'on appelle la force électrofaible. De plus, les forces électromagnétiques et gravitationnelles semblent varier dans l’espace de la même manière. La possibilité que toutes les forces fondamentales soient liées, et qui a été popularisée par le physicien britannique Stephen Hawking et d'autres, est appelée la théorie du tout.