Les interactions fondamentales
I Les interactions se mettent en quatre (extrait du livre d’Etienne Klein : Sous l’atome, les particules) : Si le fruit tombe, si notre corps tient, la table aussi, si le filament de l'ampoule éclaire et si le timbre humide adhère, c'est qu'un jeu de forces assure la cohésion des choses et organise leur mouvement. Pour décrire son petit monde, la physique contemporaine fait intervenir quatre interactions jugées fondamentales : la gravitation, bien sur l'interaction électromagnétique, qui rend compte de la cohésion de la matière à notre échelle; l'interaction faible, qui gère certains processus radioactifs; et enfin l'interaction forte, que nous venons de découvrir, qui lie les constituants des noyaux. En physique classique, une force entre deux particules se transmet dans l'espace par l'entremise de champs : un champ, engendré par une particule se propage puis agit sur l'autre particule. La théorie quantique des champs oblige à revoir cette conception. Elle explique d'abord que, pour qu'il y ait interaction, il faut qu'il y ait échange de quelque chose. Ce quelque chose, c'est un quantum de champ, c'est à dire une particule caractéristique de ce champ. D'où il advient qu'une interaction ne s'exerce entre deux particules que par l'échange d'une troisième qui « médiatise » l'interaction . Donnons une image (évidemment fausse mais pas trop) de ce que cela signifie. Imaginons deux barques à la dérive sur un lac. L'occupant de chaque barque est démuni de toute espèce d'objet qui pourrait l'aider à diriger son embarcation. En particulier, il n'a ni rames ni pagaies et nul garde-côte ne pointe à l'horizon. Supposons que les deux barques se dirigent l'une vers l'autre de telle sorte que la collision paraisse inévitable. Inévitable? Pas tout à fait. Car si l'un des occupants dispose d'un objet massif, par exemple un ballon, et qu'il le lance avec assez de vigueur au passager de l'autre bateau, qui lui le renvoie et ainsi de suite, les deux