Prix Nobel de physique : le monde des quarks le plus proche

2004/10/05 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia

• Fisika
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Ce n'est pas toute dextérité le travail accompli par les trois chercheurs. Le jury a souligné qu'il a été fondamental de comprendre l'une des forces les plus importantes de la nature: la force nucléaire forte. Cette force maintient la convergence des quarks en particules subatomiques et on ne sait pas pourquoi ils ne s'éloignent pas.

Les quarks sont des particules élémentaires de la matière, constituées de tout objet de la nature, ainsi que des protons à l'intérieur du noyau. Malgré son abondance, il était difficile de comprendre l'interaction entre quarks. Dans les années 70, David Gross, David Politzer et Frank Wilcz ont donné une explication théorique à ce problème : les quarks sont enfermés dans des espaces minuscules car la force qui les unit ne leur permet pas de s'éloigner. Selon les calculs mathématiques des trois chercheurs, à mesure que la distance entre quarks augmente, l'interaction entre eux devient également évidente. Au début, cela semblait une contradiction, car il fallait s'attendre à ce que l'interaction sur de petites distances soit plus facile, mais les chercheurs récompensés ont noté que le contraire : plus vous approchez, plus les quarks sont libres. Par conséquent, dans des cas très proches, l'interaction est pratiquement inappréciable, ils se comportent comme s'ils étaient libres.

C'est pourquoi le phénomène s'est appelé « liberté asymptotique » et a constitué une étape très importante pour le projet le plus ancien de la physique : unifier toutes sortes de forces de la nature dans un système unique d'équations. Cinq sont les forces fondamentales de la nature: électrique, magnétique, gravitationnel et faible et violente force nucléaire. Chacun d'eux influence un certain niveau de matière. Si on réussissait à unifier toutes les forces et à les exprimer avec un seul système d'équations, on pourrait comprendre la nature avec un langage plus simple.

Le plus évident pour nous est la gravité: les planètes et les galaxies elles-mêmes se déplacent en fonction de cette force et, sinon, aussi les objets macroscopiques de notre environnement. Mais les autres forces se distinguent aux niveaux les plus fondamentaux de la matière. Par exemple, la force électrique intervient dans l'interaction entre les électrons et les protons à l'intérieur de l'atome, donc elle canalise les réactions entre les atomes et les molécules. Les recherches récompensées cette année avec le Roman ont analysé les forces qui se manifestent à des niveaux encore plus réduits, et ont été nécessaires dans ce projet d'unification de toutes sortes de forces naturelles.