Les forces fondamentales


Article Les forces fondamentales - Univers - Astronomie
Par WEBMASTER, le 25/09/2010 dans Physique - Théorie | 23210 | 2 |
Les forces fondamentales sont au nombre de quatre. Elles s'appliquent à l'infiniment grand et à l'infiniment petit. Il y a les forces : d'interaction faible/forte, électromagnétique, gravitationnelle. Elles dictent toutes les lois physiques.



Les forces


Les forces fondamentales sont au nombre de quatres :
- la force gravitationnelle qui règne sur l'infiniment grand
- la force électromagnétique qui impose sa loi à la lumière
- la force d'interaction faible et la force d'interaction forte qui assure la cohésion des noyaux atomiques
À elles quatre elles gouvernent l'univers.

Depuis des siècles, les physiciens tentent de percer les mystères de l'univers, des étoiles et galaxies, des planètes mais aussi de la lumière des atomeC'est la plus petite partie de la matière. Il est constitué d'un noyau autour duquel tournent des électrons.s des particuleComposant de la matière inférieur à la taille d'un atome. Les neutrons, protons et électrons sont des particules.s. Aujourd'hui on connaît quatre forces fondamentales qui permettent de décrire tous les phénomènes physiques.
Ces quatre forces s'exercent simultanément mais chacune selon l'échelle qui lui est propre.

Force gravitationnelle


Ainsi la force gravitationAttraction universelle qui s'exerce entre les corps : plus un corps est massif, plus sa force d'attraction est forte. La gravitation est l'une des forces qui régit l'Univers.nelle s'exerce sur l'infiniment grand et régis le mouvement des étoiles des planètes des galaxies etc...
Si nous restons coller au sol, si la Terre tourne autour du Soleil, si les trous noirs existent ou encore si les étoiles se rassemblent au sein des galaxieRassemblement d'étoiles, de nuages de gaz et de poussière au sein d'un groupe.s c'est la gravitationAttraction universelle qui s'exerce entre les corps : plus un corps est massif, plus sa force d'attraction est forte. La gravitation est l'une des forces qui régit l'Univers. qui en est la cause.

Force électromagnétique


Image Univers Astronomie : Les forces fondamentales


La force électromagnétique, régit les phénomènes électriques et gouverne le vaste monde de la lumière, c'est grâce à elle que les particules ont des charges électriques et que les aimants s'attirent entre eux. Au niveau des atomeC'est la plus petite partie de la matière. Il est constitué d'un noyau autour duquel tournent des électrons.s, c'est elle qui régit la valse des électrons autour du noyau.

Forces d'interactions


Image Univers Astronomie : Les forces fondamentales
Représentation schématique d'un atome



Enfin les forces dites d'interactions faibles et fortes ne se manifestent qu'à l'échelle des noyaux atomiques. La première est responsable de certains phénomènes de radioactivité. La seconde assure la cohésion du noyau évitant que la matière ne se désintègre spontanément comme lors d'une explosion nucléaire (Voir E = MC2).

La Grande Unification


On pense que lors du Big Bang ces quatre forces avaient pu se rassembler en une seule superforce et former ainsi la grande unification. La grande unification est comme dit précédemment, le rassemblement des quatre forces fondamentales.

Découverte


On doit la découverte de la force gravitationelle à Isaac Newton au XVII ème siècle.
La découverte de la force électromagnétique revient à Clerk Maxwell qui établit que la force des éclairs (électrique) et celle qu'utilisent les boussoles (magnétiques) est la même.

En 1970, on démontre que si une température de 100 000 fois celle qui règne au centre du Soleil était atteinte, la force éléctromagnétique et la force d'interaction faible se regroupent en une seule force, la force électrofaible. Puis, à des températures encore plus chaudes, la force d'interaction forte se joint aux deux autres pour former la force électronucléaire.

Défi


Mais vous avez remarqué le problème, la force de gravitation n'est pas encore incluse. Le problème de cette force, c'est qu'elle s'applique à l'infiniment grand alors que les 3 autres s'appliquent à l'infiniment petit.

C'est là le grand défi des astronomes, rassembler la force de gravitationAttraction universelle qui s'exerce entre les corps : plus un corps est massif, plus sa force d'attraction est forte. La gravitation est l'une des forces qui régit l'Univers. avec les 3 autres. Si ils y arrivaient, ils pourraient reproduire les premières secondes de l'Univers et donc comprendre comment s'est déroulée la naissance de l'Univers.

Source : Fiche L'univers en Question "Combien y a-t-il de forces fondamentales ?" et "Qu'est-ce que la grande unification ?" aux Editions Atlas




Pourquoi un aimant attire-t-il la limaille de fer ? Vous me répondrez force magnétique ou électromagnétique, mais c'est quoi, si ce n'est qu'un simple constat et que rien ne peut bouger que s'il y a une chose qu'on a définie et nommée force. On donne un nom force électromagnétique et le tour est joué. C'est trop peu. Les forces sont bien comprises et définies sur plus que des constats d'attirance ou de répulsion. On connait les équations exactes de la propagation. Aujourd'hui trois des quatre forces sont très bien définies par le modèle quantique : l'interaction forte : champ d'action très faible responsable de la cohésion des neutrons et des protons et transportée par des particules appelées gluons. L'interaction faible a aussi un rayon d'action très court et est responsable d'un type de radioactivité. Cette interaction est transportée par les bosons Z0, W+, W-. Enfin la force électromagnétique est transportée par les photons.

Seule une force n'est pas encore très bien définie par le modèle quantique (c'est d'ailleurs ce qui fait la faiblesse de ce modèle) : la gravité. Une particule vecteur hypothétique transmettant cette force a été imaginée par les physiciens : le graviton.

Ce qu'il faut retenir, c'est qu'il existe des "particules vecteurs" ou "bosons vecteurs" qui assurent la transmission des forces de la nature. Ces bosons ont été découverts au fil des années dans les accélérateurs de particules.

En réunissant les quatre forces qui régissent l'univers nous connaîtrons l'état initial de cet univers et donc avant cet instant qu'est-ce qu'il y avait ? Un "créateur" ? C'est une question épistémologique. Si on envisage la création de l'univers, c'est-à-dire le passage de "rien" à "quelque chose" il faudra bien admettre que soit le rien n'était pas rien car il avait en son sein la capacité de changer d'état soit la présence d'un dessein intelligent, un "créateur". Notez toutefois que l'existence d'un "Big Bang" ou "instant zéro" n'est absolument pas prouvée. Comme aucune théorie n'est capable d'expliquer l'univers à cette échelle, tout reste hypothétique en dessous du mur de Planck. Beaucoup de théories tendent aujourd'hui à montrer que ce que nous appelons le Big Bang n'a été qu'une étape de l'histoire de l'Univers (passage d'une contraction à une dilatation) ce qui remet en cause même le concept d'un instant zéro de l'univers.

Pourquoi la force électromagnétique et la force nucléaire forte et faible n'interviennent pas dans l'Univers ? Les deux forces nucléaires agissent à très faible distance : la portée de l'interaction forte est d'environ 10-15 m, c'est-à-dire la taille d'un noyau atomique. A l'échelle de l'univers, elle n'interviennent donc pas. Pour la force électromagnétique, qui a une portée infinie, la réponse est plus subtile, d'autant plus que celle-ci est beaucoup plus intense que la force gravitationnelle. En fait c'est justement qu'elle soit plus intense qui la neutralise à grande échelle : les particules chargées sur lesquelles elle agit se regroupent et neutralisent la matière. A grande échelle la matière est donc neutre et donc la force électromagnétique n'agit pas.

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2 commentaires






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par iksess le 07/04/2015 15h23

Mr Perez, prof de meca à l'UPS dans les années 90 mentionnait qu'il y avait, en réalité, 5 types de forces régissant notre univers. La 5ieme, la plus puissante, n'est pourtant pas citée ici. C'est l'Amour.
smiley

par Pseudo le 06/08/2011 13h11

I wnated to spend a minute to thank you for this.

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