Les secrets de la matière_draft by Étienne Klein

Auteur:Étienne Klein [Étienne Klein]
La langue: fra
Format: epub
Tags: draft
Publié: 2014-05-13T14:45:14+00:00

Les forces de la nature

Tout le monde n'a pas le bonheur de parler chinois dans sa propre langue.

JACQUES LACAN

Si le fruit tombe, si le Soleil brille, 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.

En physique classique, une force entre deux particules se transmet dans l'espace par l'entremise d'un « champ ». Ce concept n'a ici que peu à voir avec l'entité rurale, paisible et vouée à la culture à laquelle l'identifie le langage commun. Il est utilisé chaque fois qu'une grandeur peut être définie en tous points de l'espace, ou du moins sur une portion de celui-ci. Quand une particule agit sur une autre, on imagine qu'un champ, engendré par la première, se propage dans l'espace puis agit sur l'autre. Mais cette conception classique, qui fait du champ le relais d'une interaction, a dû être revue d'une façon qui tienne compte à la fois de la physique quantique et de la théorie de la relativité. Car dans ce nouveau cadre, pour qu'il y ait interaction entre deux particules, il faut que « quelque chose » soit échangé, quelque chose de substantiel. Ce « quelque chose » est un quantum, c'est-à-dire une particule caractéristique du champ associé à l'interaction. En d'autres termes, une interaction ne s'exerce entre deux particules que par l'échange d'une troisième. La particule qui transporte l'interaction s'appelle, en termes savants, le « boson de jauge » de l'interaction.

Cette conception, tout abstraite qu'elle semble, peut s'illustrer d'une façon très concrète. Imaginons deux barques sur un lac. L'occupant de chaque barque est démuni de toute espèce d'objet qui pourrait l'aider à diriger son embarcation. Ni rames, ni pagaies, ni planches, ni perches. 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 d'un ballon, et qu'il le lance avec vigueur au passager de l'autre barque, qui le lui renvoie et ainsi de suite, les deux embarcations s'écarteront peu à peu l'une de l'autre. La succession des lancers créera une force répulsive capable de modifier les trajectoires. Il y aura interaction des deux barques par l'entremise d'un médiateur, ici le ballon.

Cette métaphore, bien qu'elle soit approximative, permet de comprendre une autre chose très importante : puisqu'un ballon lourd oblige à faire des passes courtes, la portée d'une interaction sera d'autant plus faible que la masse de ses particules médiatrices sera plus élevée. En d'autres temps, si le boson de jauge est très massif, deux particules ne pourront l'échanger, c'est-à-dire interagir l'une avec l'autre, que si elles sont toutes proches l'une de l'autre. Cette propriété, ici évoquée à partir de considérations intuitives, peut être démontrée de façon parfaitement rigoureuse en physique quantique.

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