Peut-être le savez-vous, mais on distingue aujourd’hui quatre forces fondamentales : la force de gravité, l’électromagnétisme, l’interaction faible et l’interaction forte. C’est grâce à cette dernière que les quarks sont liés dans les protons et les neutrons. Elle maintient aussi les nucléons ensemble pour constituer les noyaux atomiques. À titre de comparaison, l’interaction forte est 100 000 milliards de fois plus intense que la force de gravité. Et elle pourtant assez peu comprise. Des chercheurs viennent cependant de comprendre d’où elle tire sa ténacité et ils sont même parvenus à la quantifier plus précisément.
Des chercheurs viennent de percer l’un des mystères de l’interaction forte
Pour ce faire, on utilise la constante de couplage, notée αs (alpha s). C’est un paramètre fondamental dans la théorie de la chromodynamique quantique (QCD). Et si elle est si difficile à mesurer, c’est parce qu’elle très variable. Plus deux quarks sont éloignés, plus le couplage est élevé et plus l’interaction devient forte. Quand la distance est faible, avec un αs faible, les scientifiques ont des méthodes assez simples pour le déterminer précisément. Mais dès que la distance augmente, c’est plus délicat. C’est justement ce que vient de réussir une équipe.
Un chercheur a eu l’idée d’utiliser l’intégrale de Bjorken pour prédire αs sur de longues distances. Cela permet normalement de calculer le couplage à courte distance, mais il s’avère que, à un moment donné, αs finit par devenir constant. Une découverte qui coïncide avec des résultats similaires obtenus lors de travaux antérieurs menés par son mentor. « Ce fut une chance, car même si personne ne s’en était encore rendu compte, l’intégrale de Bjorken est particulièrement adaptée aux calculs de αs sur de longues distances », expliquent les chercheurs.
Il reste encore beaucoup à découvrir
Et parce que l’interaction forte intrigue énormément les spécialistes, d’autres physiciens ont travaillé à l’élaboration d’une autre méthode pour calculer αs sur de longues distances. Cette dernière est baptisée « holographie du front lumineux », dérivée d’une technique mathématique qui avait été conçue dans le cadre de la théorie des cordes et de la physique des trous noirs. Dans le domaine de la physique des particules, elle sert à modéliser des phénomènes en quatre dimensions grâce à des calculs réalisés dans un espace à cinq dimensions (pour faciliter lesdits calculs).
