Force nucléaire

Page d'aide sur l'homonymie Cet article concerne la force appelée parfois force forte résiduelle. Pour la force nucléaire forte, voir Interaction forte. Pour la force nucléaire faible, voir Interaction faible. Pour ses applications, voir Énergie nucléaire.

La force nucléaire est une force qui s'exerce entre nucléons mais pour laquelle on ne dispose pas d'une loi et de constante fondamentale, contrairement au cas des lois de Coulomb et de Newton. Elle est responsable de la liaison des protons et des neutrons dans les noyaux atomiques. Cette force peut être interprétée en termes d'échanges de mésons légers, comme les pions.

Elle est parfois appelée force forte résiduelle, pour la distinguer de l' interaction forte que l'on explique maintenant à partir de la chromodynamique quantique. Cette formulation a été introduite dans les années 1970 en raison d'un changement de paradigme. Auparavant, la force nucléaire forte désignait la force entre nucléons. Après l'introduction du modèle des quarks, l'interaction forte a désigné les forces définies par la chromodynamique quantique, qui interagissent avec les quarks, en raison de leur charge de couleur. Les nucléons n'ayant aucune charge de couleur, la force nucléaire n'implique donc pas directement les gluons, particules médiatrices de l'interaction forte, mais plutôt d'autres processus.

Historique

La force nucléaire est au cœur de la physique nucléaire depuis la naissance de cette discipline en 1932 avec la découverte du neutron par James Chadwick. Le but traditionnel de la physique nucléaire est de comprendre les propriétés du noyau atomique en termes d'interactions 'nues' entre paires de nucléons, ou forces nucléon-nucléon (NN).

En 1935, Hideki Yukawa fut le premier à tenter d'expliquer la nature de la force nucléaire. Selon sa théorie, des bosons massifs ( mésons) servent de médiateurs à l'interaction entre deux nucléons. Bien que, à la lumière de la chromodynamique quantique, la théorie des mésons ne soit plus perçue comme fondamentale, le concept d'échange de mésons (dans lequel les hadrons sont traités comme des particules élémentaires) représente toujours le meilleur modèle quantitatif pour le potentiel NN.

Historiquement, la simple description qualitative de la force nucléaire se révéla une tâche considérable, et la construction des premiers modèles quantitatifs semi-empiriques au milieu des années 1950 n'intervint qu'après un quart de siècle de recherches. Depuis lors, des progrès substantiels sont intervenus dans les domaines expérimentaux et théoriques concernant la force nucléaire. La plupart des questions fondamentales ont été tranchées dans les années 1960 et 1970. Plus récemment, les expérimentateurs se sont concentrés sur les aspects subtils de la force nucléaire, comme la dépendance de charge, la détermination précise de la constante de couplage πNN, l'amélioration de l'analyse du décalage de phase, la mesure de haute précision des données et des potentiels NN, la diffusion NN pour des énergies intermédiaires et élevées, et les tentatives de description de la force nucléaire à partir de la chromodynamique quantique.

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