page d'accueil   recherche

ACTUSCIENCES Evolution de la physique : succession d’unifications… En résumant fortement, on peut dire que la physique se préoccupe de déterminer le comportement des objets sous investigation et de déterminer les causes de ce comportement. Le premier saut « conceptuel » a été donné par Newton. Les « forces » sont les causes du mouvement. Évidemment la question qui suivra logiquement, une fois que ce schéma de pensée a triomphé, va demander aux physiciens la cause de ces forces. Les physiciens écrivent mathématiquement les lois du mouvement dans lesquelles on injecte les forces nécessaires. De même les physiciens écrivent mathématiquement les lois qui régissent les forces. L’interaction gravitationnelle, l’interaction électrique, l’interaction magnétique ont leurs lois. Les physiciens peuvent mesurer et calculer la force qui sera produite par notre Terre avec toute sa complexité (forme, distribution de masse,…) sur un objet arbitraire placé n’importe où ; ce qui est fondamental pour le GPS entre autres (lien pour en savoir plus: cliquer ici). Les interactions existent à chaque instant en tout point de l’espace, les physiciens disent qu’elles sont des « champs ». Lorsque l’on place un objet, sensible à cette interaction, quelque part on peut alors calculer la force qui résulte de la valeur de l’interaction là où il se trouve et de la valeur de sa « sensibilité » à cette interaction. Cette force calculée, on peut en déduire le mouvement de l’objet. La sensibilité de l’objet c’est la masse pour l’interaction gravitationnelle, c’est la charge électrique pour l’interaction électromagnétique. La physique a choisi d’appeler chaque fois « charge » cette sensibilité. La physique c’est la connaissance de ces interactions et des « charges » correspondantes. Aujourd’hui on connaît quatre interactions (voir la classification actuelle des forces). La recherche fondamentale en physique vise à comprendre ces interactions et à les unifier. La « compréhension » et l’unification vont souvent de pair. L’électromagnétisme est l’unification réalisée par J. C. Maxwell de l’électricité et du magnétisme. La description fine l’a mené à réunir dans un même concept deux entités qui étaient considérées avant lui distinctes. Le résultat de l’unification a permis de comprendre ce qu’est la lumière. Les unifications ont toujours permis des nouvelles percées dans la recherche de sens. La dernière unification, réalisée par S. Weinberg, A. Salam et S.L. Glashow a permis de fondre l’électromagnétisme et l’interaction faible dans une seule interaction appelée depuis électrofaible. Comme Maxwell avait donné un nouveau sens à la lumière, Weinberg, Salam et Glashow ont déduit de l’unité l’existence de « courants neutres » qui ont été mis en évidence expérimentalement. La théorie des champs a été rendue « quantique » depuis et grâce à P.A.M. Dirac. La mécanique quantique est née de la nécessité d’avoir des modèles cohérents et prédictifs du comportement atomique, en particulier le comportement des électrons dans l’atome. Dirac après avoir réussi à introduire la relativité dans la mécanique quantique, a cherché à modéliser l’interaction entre la matière et la lumière, donc entre l’électron et le champ électromagnétique. Il en a déduit une modification de la théorie de Maxwell qui tient compte de la quantification c’est l’électrodynamique quantique. Le champ électromagnétique est quantifié ce qui signifie, entre autres, que l’interaction est modélisée comme « l’échange » entre deux charges d’une autre particule : le photon. Le photon est donc le « vecteur » de l’interaction, de la force. La dualité onde/corpuscule, au centre des prémisses de la mécanique quantique, s’applique aussi pour les champs de force. Les développements théoriques successifs ont amené les physiciens à décrire toutes les particules matérielle et toutes les interactions entre ces particules comme des champs quantifiés. La gravitation n’entre pas encore dans ce cadre conceptuel ; la quantification de l’interaction gravitationnelle n’étant toujours pas réalisée. R. Brout, F. Englert et Higgs ont développé les aspects théoriques de la quantification des interactions fondamentales. Ils ont mis au point un mécanisme permettant de « donner de la masse » à des champs qui n’en avaient pas. Cette technique est appelée « brisure spontanée de symétrie ». Aujourd’hui la physique possède un « modèle standard» où la matière est construite sur 12 fermions (particule de spin 1/2) et les 3 champs d’interaction avec leurs bosons (particule de spin 1) correspondant Lien proposé : cliquer ici.