Chromodynamique quantique

La chromodynamique quantique (ou QCD, de l'anglais Quantum ChromoDynamics), est une théorie physique qui décrit l'interaction forte, l'une des forces principales. Elle fut proposée en 1973 par H. David Politzer, Frank Wilczek et David Gross pour comprendre la structure des protons, neutrons et particules identiques. Ils reçurent le prix Nobel de physique en 2004 pour ces travaux. Elle utilise la théorie quantique des champs pour rendre compte de l'interaction en quarks et gluons.

D'après cette théorie, les quarks sont confinés dans les particules qu'ils forment et possèdent une propriété appelée «couleur» bleue, verte ou rouge, analogue à la charge électrique de la force électrostatique. Un autre principe essentiel de la théorie est qu'une particule constituée de quarks doit toujours avoir une couleur résultante blanche.

Le confinement des quarks provient du fait que la force qui les lie croît avec la distance. Quand celle-ci est particulièrement faible, les quarks n'interagissent presque pas entre eux, alors que plus ils s'écartent et plus l'interaction s'intensifie. Ce phénomène est nommé la liberté asymptotique. Cela explique le confinement des quarks : prenons l'exemple d'un baryon (particule composée de 3 quarks). Si on essaye d'écarter un quark, il faut lui apporter une certaine énergie. Mais comme l'interaction forte croît avec la distance, il faudra apporter de plus en plus d'énergie, jusqu'à un certain niveau où l'énergie apportée permettra la création d'une paire quark-antiquark et on obtiendra ainsi un méson (particule composée de 1 quark et 1 antiquark) et un baryon. C'est pour cela qu'on obtient des jets hadroniques durant les collisions dans les accélérateurs de particules, et non des jets de quarks.

La chromodynamique quantique est une part importante du modèle standard de la physique des particules. Le terme «chromodynamique» vient du mot grec chrôma qui veut dire couleur.

De manière plus précise, la chromodynamique quantique décrit l'interaction forte comme un groupe de jauge spécifique sur la couleur des quarks, appelé groupe de jauge SU (3) (pour special unitary group, groupe spécial unitaire de degré 3).

La chromodynamique quantique a permis de prédire de nombreux effets, tels le confinement des quarks, les condensats de fermions et les instantons.

Une version discrète de la théorie, appelée chromodynamique quantique sur réseau et développée en 1974 par Kenneth G. Wilson, a permis d'obtenir certains résultats auparavant incalculables.

Voir aussi

• Interaction forte
• Théorie quantique des champs
• Théorie de jauge
• Condensat de fermion
• Chromodynamique quantique sur réseau

Liens

• un site de vulgarisation pour la chromodynamique quantique : [1]

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