Dossier | La radioactivité | L'atome
Les quatre interactions fondamentales (3/4)
Juillet 2012
« Une boussole est perturbée par les éclairs d’un orage : c’est l’une des manifestations de la force magnétique qui provient du mouvement des charges électriques. »
La force électrique régit les phénomènes comme la foudre et intervient dans l’interaction électromagnétique. © PhotoDisc
« La gravitation varie avec la distance. Quand on tombe de haut, on se fait mal ! »
Dans la nature, les objets sont soumis à toutes sortes de forces qui s’exercent à distance. Ainsi, par exemple, deux masses s’attirent, deux charges électriques s’attirent ou se repoussent suivant leur signe. Les objets ont une action l’un sur l’autre. Ils interagissent. Suivant la nature des objets, les forces d’interaction (ou plus simplement interactions) sont de quatre types fondamentaux : l’interaction forte, l’interaction électromagnétique, l’interaction faible et la gravitation.
L'INTERACTION FORTE
L’interaction forte, ou force nucléaire forte, assure la cohésion du noyau en faisant fortement s’attirer les nucléons. Elle ne s’exerce qu’à des distances très courtes, quelques diamètres de noyaux. À distance égale, elle est 100 à 1 000 fois plus intense que l’interaction électromagnétique.
L'INTERACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
L’interaction électromagnétique se manifeste sous deux formes, la force électrique et la force magnétique. La première régit les phénomènes électriques comme la foudre, les cheveux qui se dressent sur la tête quand il y a de l’électricité dans l’air, et la deuxième, les phénomènes magnétiques comme la boussole, les électroaimants, etc. La force magnétique est un effet provenant du mouvement des charges électriques, ainsi une boussole est perturbée par les éclairs d’un orage. Cette interaction fait se repousser deux charges électriques de même signe (deux protons, par exemple), et s’attirer deux charges de signes opposés (un électron et un noyau). Elle porte à l’infini, mais elle est quatre fois plus faible à distance double (loi de “l’inverse carré de la distance”). Elle sous-tend les propriétés chimiques des atomes.
L'INTERACTION FAIBLE
L’interaction faible, ou force nucléaire faible, est responsable de certains phénomènes de la radioactivité (par exemple, la radioactivité bêta). Sa portée est extrêmement faible, de l’ordre de quelques centièmes de la taille d’un nucléon, mais elle régit les réactions thermonucléaires qui permettent au Soleil et aux étoiles de produire de l’énergie. Elle est environ 100 000 fois plus faible que l’interaction forte.
LA GRAVITATION
La gravitation, responsable de l’attraction des masses, explique la pesanteur et le mouvement des corps célestes. Elle varie avec la distance suivant la même loi que la force électromagnétique. C’est de très loin la force la plus faible des quatre : 10-40 fois plus faible que la force électromagnétique ! Pourtant c’est celle que nous ressentons le plus : quand on tombe de haut, on se fait mal ! Car la masse qui nous attire est gigantesque, c’est celle de la Terre. Mais, si parfois on se casse une jambe, on ne se casse jamais un atome, encore moins un noyau…