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Forces Faibles
Une force fondamentale particulière et fascinante
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Une troisième force est à l'œuvre dans les noyaux à côté de l'attraction nucléaire qui assure la cohésion du noyau et des forces de répulsion coulombienne. Cette force discrète, dont l'intensité est beaucoup moins importante que les deux autres, est appelée « force ou interaction faible ».
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La violation de la parité
Ce montage photographique montre les acteurs de la découverte de la violation de la parité dans les interactions faibles en 1956. Ce fut tout d'abord la prédiction par deux jeunes théoriciens chinois, T.D. Lee et C.N.Yang que l'interaction faible pourrait ne pas respecter une des symétries fondamentales de la physique. Cette prédiction était vérifiée quelques mois plus tard dans une expérience sur la désintégration bêta du cobalt-60, par Madame Wu. Tout se passait comme si un noyau de Cobalt et son image dans un miroir se désintégraient différemment. Ceci fit dire à Wolgang Pauli, le père du neutrino, que l'on aperçoit avec la jeune expérimentatrice, que « Dieu était un peu gaucher ». Lee et Yang reçurent le prix Nobel de Physique à peine un an après, en 1957.
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La radioactivité bêta est la manifestation la plus connue de la force faible. Véritable phénomène d'usure, c'est un phénomène lent car il se produit difficilement. Contrairement aux forces nucléaires et électromagnétiques, la force faible est capable de transformer un neutron en proton ou inversement, donc de changer la composition d'un noyau. La signature de cette transformation est l'émission d'un électron (ou d'un positon), accompagnée de celle d'un antineutrino (ou neutrino) indétectable.
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Une interaction "transformeuse"...
Couplages et boson W
Une interaction asymétrique...
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Pour les physiciens, l'interaction faible est une interaction intéressante, remarquable, hors du commun. Par exemple, les corpuscules élémentaires comme les quarks, les électrons, les neutrinos ont les caractéristiques de petites toupies qui tournent dans un sens ou dans un autre. Alors que les autres interactions sont incapables de distinguer ces deux sens de rotation, l'interaction faible privilégie les rotations "gauches" par rapport aux rotations "droites". Elle rompt une des symétries fondamentales de l'espace. Cette rupture de symétrie est la plus spectaculaire pour les neutrinos.
C'est en 1956, que fut mis en évidence par deux physiciens américains d'origine chinoise, Lee et Yang, cette asymétrie de l'interaction faible dans les désintégrations bêta du cobalt-60.
Malgré sa discrétion, la force faible joue un rôle fondamental dans l'univers. Sans elle, par exemple, le soleil ne pourrait pas fonctionner car il serait incapable de fusionner l'hydrogène en deutérium. On pense aussi que l'absence d'antimatière dans notre environnement, à qui nous devons l'existence de l'univers, lui est due. Il existe d'autres manifestations de la force faible, mais qui dépassent le cadre de la radioactivité. L'origine de cette force est aujourd'hui bien comprise. Son mécanisme est très similaire à celui des forces électriques et magnétiques.
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On doit à trois physiciens, Sheldon Glashow, Abdul Salam et Steven Weinberg, la théorie unifiant les forces électromagnétiques et faibles (1972). Cette théorie a été confirmée en 1982-83, par la découverte de particules très lourdes (les bosons W et Z) responsables de cette force.
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Voir aussi :
La radioactivite bêta
Mécanismes de la radioactivité bêta
Asymétrie : la beauté du diable par F. Close (Livre)
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