Chromodynamique quantique
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La chromodynamique quantique (La chromodynamique quantique, acronyme QCD de l'anglais Quantum ChromoDynamics, est une théorie physique qui décrit l’interaction forte, l’une des forces fondamentales. Elle fut proposée en 1973...), acronyme QCD de l'anglais Quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure...) ChromoDynamics, est une théorie physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance...) qui décrit l’interaction forte, l’une des forces fondamentales. Elle fut proposée en 1973 par H. David Politzer, Frank Wilczek et David Gross (qui reçurent le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il...) en 2004 pour ces travaux) pour comprendre la structure des protons, neutrons et particules similaires. Elle utilise la théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs est l'application des concepts de la physique quantique aux champs. Issue de la mécanique quantique relativiste, dont l'interprétation comme...) pour rendre compte de l’interaction en quarks et gluons.

D’après cette théorie, les quarks sont confinés dans les particules qu’ils constituent et possèdent une propriété nommée " couleur " bleue, verte ou rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), analogue à la charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre elles, c’est-à-dire de leurs interactions.). Un autre principe fondamental de la théorie est qu’une particule constituée de quarks doit toujours avoir une couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) résultante blanche.

Le confinement des quarks provient du fait que la force qui les lie croît avec la distance. Lorsque celle-ci est très faible, les quarks n’interagissent presque pas entre eux, tandis que plus ils s’écartent et plus l’interaction s’intensifie. Ce phénomène est appelé la liberté asymptotique. Cela explique le confinement des quarks : prenons l’exemple d’un baryon (Un baryon est, en physique des particules, une catégorie de particules, dont les représentants les plus connus sont le proton et le neutron. Le terme « baryon » vient du grec barys qui signifie...) (particule composée de 3 quarks). Si l’on essaye d’écarter un quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants élémentaires de la matière.), il faut lui fournir une certaine énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Mais comme l’interaction forte croît avec la distance, il faudra fournir de plus en plus d’énergie, jusqu’à un certain niveau où l’énergie fournie permettra la création d’une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) quark-antiquark et on obtiendra ainsi un méson (Un méson est, en physique des particules, une particule composite (c’est-à-dire non élémentaire) composée d'un nombre pair de quarks et d'antiquarks.) (particule composée de 1 quark et 1 antiquark) et un baryon. C’est pour cela que l’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 (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des...). Le terme " chromodynamique " vient du mot grec chrôma qui signifie couleur.

De manière plus précise, la chromodynamique quantique décrit l’interaction forte comme un groupe de jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par exemple : La jauge de contrainte, traduisant un effort mécanique en...) particulier sur la couleur des quarks, nommé groupe de jauge SU(3) (pour special unitary group, groupe spécial unitaire de degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) 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, nommée chromodynamique quantique sur réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit...) et développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe...) en 1974 par Kenneth G. Wilson, a permis d’obtenir certains résultats précédemment incalculables.

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