Pour finir, voici les deux dernières forces fondamentales de l’Univers : les forces nucléaires forte et faible. Elles sont toutes deux qualifiées de “nucléaires”, car elles agissent au niveau du noyau de l’atome. Elles nous sont moins familières car elles s’atténuent sur une très courte distance. Pourtant ces deux forces nucléaires ont une intensité beaucoup plus élevée que les deux autres forces. Elles sont donc très puissantes au niveau nucléaire, mais indétectables directement à notre échelle.

La force nucléaire forte est “forte” car elle est 100 à 1000 fois plus forte que l’interaction électromagnétique : elle agit comme une glue à l’intérieur des atomes. C’est elle qui maintient les protons et les neutrons confinés dans le noyau (voir schéma). Ces protons et ces neutrons sont eux-mêmes composés de particules encore plus élémentaires : les quarks, qui sont également retenus grâce à l’intéraction forte.

La force nucléaire faible est “faible” car elle est très peu intense : elle est 100 000 fois plus faible que l’interaction forte. Elle est notamment responsable de la radioactivité. Ce phénomène naturel (qui peut aussi être provoqué artificiellement) apparaît lorsque certains noyaux se désintègrent spontanément. Par exemple, c’est un neutron du noyau qui se désintègre en un proton et un électron. Ainsi, alors que la force forte maintient l'unité du noyau, la force nucléaire faible en provoque la rupture ou la mutation.

La simplification des forces a donc abouti à ces quatre interactions fondamentales, et les scientifiques sont même parvenus à unifier deux d’entre elles. Cependant ils ne se sont pas arrêtés en si bon chemin et ils continuent de chercher une théorie qui pourrait unifier toutes les forces de la nature. Ils ont déjà pu réunir, à une très haute énergie, les intéractions électromagnétique et faible, et ils pensent que l’interaction forte peut les rejoindre à une énergie encore plus élevée. Pourtant, il faudra encore modifier ce modèle pour y intégrer la gravitation, la plus faible de toutes les interactions (10^-40 fois plus faible que l'interaction électromagnétique) et personne n’y est parvenu pour l’instant. Cette nouvelle quête passionante du Saint Graal occupera donc encore longtemps les chercheurs du monde entier...

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La nature révèle ses forces

Sommaire

• Introduction
• La force de gravitation
• La force électromagnétique
• Les forces nucléaires forte et faible
• Pour en savoir plus

Dossier réalisé par Elsa Godet