61 - forces electromagnetique et nucleaire

 Dans l'atome, la force électromagnétique (FEM) et la force nucléaire (FN) s'expriment simultanément ; il doit donc exister un procédé de cohérence interne qui assure un bon fonctionnement et les liaisons permanentes entre les électrons, protons, neutrons nous autorisant à penser que l’unification des forces est déjà un fait de nature. Comment en effet la charge électrique de la liaison proton/électron se transforme-t-elle en charge nucléaire lors de l'association d'un proton avec un neutron ? 

1- Il  faut postuler une uniformité du mécanisme d'association qui commande à la fois à la F.E.M et à la FN. La charge électrique, nous l’avons démontré par ailleurs, a pour origine la rotation de spin des particules dont les mouvements se complètent et s’associent pour former une liaison, ou ces mouvements s’opposent pour susciter une répulsion. Toutes les particules ayant à l’identique un mouvement de rotation sur elles-mêmes,  cette rotation se transforme en charge nucléaire lorsque l'association se fait entre proton et neutron sans que RIEN ne soit changé à la nature du mouvement du proton : F.E.M et F.N dépendent donc d'un mécanisme commun  d’engrenage issu de leur rotation de spin.

Représentation imagée de l’association des 3 particules (neutron, proton, électron) pour former un atome

C’est la vitesse de rotation des particules qui crée une force d’attraction (ou de répulsion) par formation d’ondes E.M transmises dans et par la substance de l’espace. Cette vitesse de spin C est identique pour toutes les particules ce qui explique la similitude de leur moment cinétique intrinsèque h. Leur vitesse de rotation est dépendante  de leur énergie de masse C². Cela signifie qu’une particule effectue d’autant plus de tours sur elle-même qu’elle est moins massive. Au total, leurs circonférences auront parcouru en une seconde la même distance C. A priori, elles s’attirent selon la même force de leur charge quelle que soit leur masse, et nous avons vu que la charge négative du neutron atomique est identique à celle du proton.

2 - Cependant l’identité des charges entre deux particules de masse différente voudrait dire  que l’énergie de liaison est indépendante de la valeur des masses, ce qui n’est pas le cas puisque l’énergie de liaison du deutérium p/n est supérieure à la liaison proton/électron. Les masses assurément interviennent dans la définition de la puissance de la force. Or la FEM est toute entière construite dans l'abstraction de la valeur des masses de sorte que la répulsion proton/proton est de même valeur que la répulsion entre électrons. Cette indifférence aux masses pourrait rendre difficile toute unification FEM/FN.

Or il est bien évident que si l'identité des charges des particules est liée à l'égalité de leur moment cinétique h/2, la valeur du moment magnétique fait intervenir le poids des masses de telle sorte que la mise en commun de leur mouvement de spin, la valeur de leur force de liaison, dépendra des masses en jeu. SI LA LIAISON NUCLEAIRE EST BIEN PLUS FORTE QUE LA FORCE ELECTROMAGNETIQUE, C'EST QUE PROTON ET NEUTRON DOIVENT METTRE EN COMMUN UNE VALEUR SUPERIEURE DE LEUR ENERGIE PRISE SUR LEUR MASSE. Nous avons vu que le neutron atomique a des propriétés différentes à l’état libre et qu’il se comporte dans l’atome, finalement, comme une particule de charge contraire au proton, puisque nous avons postulé la préservation du principe des charges opposées pour expliquer toutes les liaisons entre particules. De fait, électromagnétisme et force nucléaire fonctionnent exactement sur les mêmes principes mécaniques de base et pourraient trouver une même écriture mathématique initiale. (Avec cependant quelques différences secondaires liées justement à la valeur des forces en jeu).

Ainsi, l'énergie de liaison va toujours représenter une fraction de l'énergie de masse puisque cette énergie de liaison provient de cette masse. Ce coefficient  devra être défini comme une  constante stable de chaque interaction. C'est  la fonction des constantes alphas (α, αF) dites de structures des forces électromagnétique et nucléaire. Ces constantes qui retranchent un quantum de masse devront dont toujours s'écrire comme diviseur dans une équation soit pour l’énergie de liaison proto-électronique (E°)de l'atome  d'hydrogène :

E° = 1/2 me.c²

   α²

Par ailleurs, pour définir la liaison forte dans le deutérium, compte tenu de la proximité des masses nous supposerons une égale contribution des proton et neutron à l’énergie de liaison et nous travaillerons sur la moyenne Sm   = mn+mp/2. La constante de structure va indiquer la part de l’énergie de masse engagée dans l’interaction soit l'énergie de liaison El:

El   =   1/2 Sm.c²

   α F²

(Avec α = 137.035 et α F = 14.52 env.)

Ainsi, la différence FEM/FN n’est pas une différence d’essence mais simplement de puissance: la FN dans la liaison deutonique met en jeu des masses d’une sommation plus importante que dans la liaison proto-électronique.

Note technique : selon la physique actuelle : « La constante de structure fine α F de l’interaction forte caractérise l’intensité de l’interaction de Yukama : αF =g²/h.c. La constante g est celle de couplage et va donc jouer le même rôle que la charge électrique e. On peut déduire la valeur de g de différentes expériences de diffusion pion – nucléon à basse énergie et on trouve g = 14.5(env) »

Nous parvenons à la même valeur de la constante de couplage αF à partir du principe de la similitude mécanique des deux forces.