Les Forces Fondamentales

Les Forces Fondamentales

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 quartes : 

- 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 atomes des particules. 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. 

1/ La Force gravitationnelle

Ainsi la force gravitationnelle 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 galaxies c'est la gravitation qui en est la cause. 

sachant qu'avec la théorie de la relativité qui a changer notre compréhension de la gravité qui nous permet de dire que le gravité est la courbure de l'espace-temps due a une masse d'un corps stellaire (voir image ci-dessous).

 l'effet de la gravité dans l'univers vas de l’échelle grand à petit (atomique), en résumé chaque particule qui possède une masse a une gravité ! 

Force électromagnétique

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 atomes, c'est elle qui régit la valse des électrons autour du noyau. 

Forces d'interactions

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). 

Représentation schématique d'un atome

La Grande Unification

On pense que lors du Big Bang ces quatre forces avaient pu se rassembler en une seule superforceet former ainsi la grande unification. La grande unification est comme dit précédemment, lerassemblement 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 gravitation 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.

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