Quelle est la force nucléaire forte?

La force nucléaire forte, également appelée interaction forte, est la force la plus puissante de l’univers, 10 ³⁸ fois plus puissante que la gravité et 100 fois plus puissante que la force électromagnétique. Le seul problème, c'est qu'il n'agit que sur les échelles de longueur du noyau de l'atome, en laissant tomber rapidement sur de plus longues distances.

La force nucléaire forte est ce qui est libéré lors de réactions nucléaires, du genre de celles qui se produisent dans le Soleil, les centrales nucléaires et les bombes nucléaires. La force forte est décrite par les lois de la chromodynamique quantique, qui fait partie du modèle standard de la physique des particules mis au point dans les années 1970. Le prix Nobel de physique 2004 a été attribué à David Politzer, Frank Wilczek et David Gross.

La force forte ne se produit pas directement entre les protons et les neutrons dans le noyau, mais dans les quarks plus petits qui les composent. La force est véhiculée par des particules fondamentales appelées gluons, appelées ainsi pour coller les quarks. Chaque proton ou neutron est composé de trois quarks. La force inter-nucléon qui maintient le noyau ensemble est connue sous le nom de force nucléaire ou force forte résiduelle, car il ne s'agit que d'un effet de second ordre de la force forte réelle, qui maintient ensemble leurs quarks constitutifs.

La force puissante possède une propriété appelée liberté asymptotique, ce qui signifie que lorsque les quarks se rapprochent, la force diminue en force et se rapproche de zéro de façon asymptotique. Inversement, à mesure que les quarks se séparent, la force devient plus forte. Ne pas trouver de quarks libres a été interprété comme signifiant qu'aucun phénomène dans l'univers, à l'exception peut-être des trous noirs, n'est capable de déchirer les quarks les uns des autres.

Les théories de la force forte ont émergé d'observations faites dans les années 1950, où une variété de particules fondamentales différentes appelée "zoo de particules" ont été observées dans des chambres à bulles. Ce spectre de particules exigeait des explications sur leurs propriétés, fondées sur une théorie élégante de leurs constituants sous-jacents. La théorie de l'électrodynamique quantique (QED) fournie, fournissant la théorie scientifique quantitative la plus précise connue. Cependant, il est notoire que la QED n’est pas complète, car elle n’est pas compatible avec la meilleure théorie actuelle de la gravité, la relativité générale. Les physiciens continuent à rechercher une unification mathématique de l'EDQ et de la relativité générale.

On suppose qu'il peut exister des étoiles à quarks, des variantes extrêmement haute densité d'étoiles à neutrons avec une pression gravitationnelle telle que les neutrons individuels ne peuvent pas être distingués, et tous les quarks sont fusionnés en quelque chose qui ressemble à un gigant neutron, maintenus ensemble exclusivement par la force puissante. la gravité. L'existence d'étoiles de quark n'a pas encore été définitivement confirmée.