Une interaction - souvenons-nous - c’est toujours un troc : deux particules n’interagissent que si elles s’échangent "quelque chose", et ce quelque chose est une particule caractéristique de l’interaction mise en jeu. Autrement dit, une interaction ne s’exerce entre deux particules que par l’échange d’une troisième particule, comme si elles se faisaient des passes avec un ballon. Et puisqu’un ballon très lourd condamne à ne faire que des passes courtes, la portée d’une interaction (c’est-à-dire son rayon d’action) sera d’autant plus faible que la masse de ses particules médiatrices sera plus élevée. Par exemple, dans le cas de l’électromagnétisme, la masse des photons (qui sont les ballons de cette interaction) étant nulle, la portée est infinie.
Quatre interactions fondamentales identifiées à ce jour par les physiciens
Quelles sont ces interactions ? La gravitation, l’interaction électromagnétique et les deux interactions nucléaires ; l’une dite "faible", est capable de changer la nature d’une particule, par exemple de transformer un neutron en proton ; l’autre, dite "forte", agit comme une sorte de glu collant fortement les protons et les neutrons au sein des noyaux d’atomes. Au cours des années 1970, les physiciens ont pu démontrer que la force électromagnétique et les interactions nucléaires, bien qu’empiriquement très dissemblables, pouvaient être décrites grâce aux mêmes ingrédients mathématiques. Le résultat de leurs travaux constitue le "modèle standard" de la physique des particules, dont les prédictions ont pu être très finement testées, grâce à de très nombreuses expériences menées auprès des accélérateurs ou des collisionneurs de particules.
Dans la profondeur de ses axiomes, ce modèle standard s’appuie astucieusement sur le concept de symétrie. On dit d’une chose qu’elle est symétrique si, après avoir été soumise à une certaine transformation, son apparence n’est pas modifiée. Par exemple, si je fais subir à une boule parfaitement sphérique une rotation de n’importe quel angle autour de n’importe quel axe passant par son centre, cela ne change ni sa forme ni même sa position. Dans le monde des particules élémentaires, les symétries intéressantes sont plus abstraites (...)
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