L interaction nucl aire

2. Historique 1930-1939 Chadwick, Jolliot-Curie Heisenberg (1932), noyaux construit de n et p, isospin Yukawa(1935): pion 1940-1949 Decouvert de pion dans rayons cosmiques (1947) et dans Berkeley Cyclotron Lab (1948) 1950-1959 Th�orie d�echange des pions (OPE, Multi-pion exchange) Taketani, Nakamura, Sasaki (1951): 3 regions d�interaction Progr. Theor. Phys. VI, 581 (1951). Taketani, Machida, Onuma: Partie repulsive d�echange des pions!!! Prog. Theor. Phys. 7 (1952) Brueckner, Watson: Potentiel NN Phys. Rev. 92, 1023 (1953) 1960-1969 Multi pion resonances: s(600), r(770), w(782) Model d�echange de boson (OBEP one boson exchange model) Analyse des ondes partielles (1968 Liwermore) 1970-1979 Th�ories de mesons sophistiqu�s, models pour echange de deux pions Potentiels NN de pr�cision (Nijmegen, Paris) 1980-1989 Naissance de QCD Models de clusters de quarks 1990-� EFT (th�orie effective de champs) par Weinberg Th�orie de perturbation chiral

3. ��In the past quarter century physicists have devoted a huge amount of experimentation and mental labor to this problem �probably more man-hours than have been given to any other scientific question in the history of mankind.�� What Holds the Nucleus Together? by Hans A. Bethe Scientific American, September 1953 ��There are few problems in nuclear theoretical physics which have attracted more attention than that of trying to determine the fundamental interaction between two nucleons. It is also true that scarcely ever has the world of physics owed so little to so many �� It is hard to believe that many of the authors are talking about the same problem or, in fact, that they know what the problem is.�� M. L. Goldberger Midwestern Conference on Theoretical Physics, Purdue University, 1960

6. 1. Port�e finiePour s�parations rNN>1.3 fm, la force NN decroit avec une loi exponentiel due � l��change des pions (les m�sons le plus l�gers) Interaction forte ne rentre pas dans description des �tats atomiques ou mol�culaires Comparaison des �nergies des 2H (deuteron), 3H (triton) et 4He (particule a) d�montre que l�interaction nucl�aire est de port�e finie (1-2 fm) et tr�s forte (Wigner 1933). ��Saturation��. Noyaux avec A>4 sature: volume et �nergie de liaison des noyaux sont proportionnelles � la masse (A). Existence du barri�re de fusion-fission demontre que dans l�exterieuer de noyau interactions electromagnetiques deviennent dominantes. Forme d��mission des electrons-positrons dans d�sint�gration b des noyaux.

7. 2. Attraction forte dans la r�gion interm�diaire Noyaux sont li�s avec distance moyenne entre les nucl�ons ~2 fm, �a que doit correspondre � port�e attractive d�interaction. Comportement de d�phasages, certains parmi eux sont attractives jusq�� Elab>200 MeV�

8. 3. Repulsion � courte disstance (c�ur dur) Analyse des d�phasages NN Cons�quence de principe d�exclusion de Fermi pour les quarks (comparer avec l�interaction entre deux atomes neutres)

9. 4. D�pendance d�interaction du spin D�pendance de sections efficace de diffusion NN de polarisation de faisceau (cible). Diff�rence de d�phasages NN pour spins parall�les -antiparall�les. Existence de deut�ron avec Jp=1+, Bd=2.224575(9) MeV

10. Interaction spin-orbit

11. Deut�ron (Jp=1+)

12. Deut�ron (Jp=1+)

13. Ind�pendance du charge L�interactions entre les paires de nucl�ons (nn, np et pp) dans la m�me �tat de Jp ressemblaient beaucoup si on soustrait effets due � l�interaction EM Notations: Ressemblance entre nn et pp forces: sym�trie de charge Ressemblance entre pp/nn et np force: ind�pendance du charge

14. Sym�tries Invariance de translation (conservation du moment) Invariance Galil�enne (..) Invariance Rotationelle (conservation du moment angulaire) Invariance miroir (parit�) Invariance d��change du temps Invariance pour l��change de particules Sym�trie d�isospin (Vnn=Vnp=Vpp) Hermicit�

15. Forme g�n�rale d�interaction NN

16. Les potentiels bas�s sur la structure d�op�rateurs montr�es auparavant on appelle �Les potentiels ph�nom�nologiques� Gammel-Thaler pot. ( Phys. Rev. 107, 291, 1339 (1957)), hard-core. Hamada-Johnston pot. (Nucl. Phys. 34, 382 (1962)), hard core. Reid pot. (Ann. Phys. (N.Y.)50, 411 (1968)), soft core. Malfiet-Tjon pot. (Nucl. Phys. A 127 (1969) 161) somme des Yukawas Doleschall (Phys. Rev. C62 (2000) 054004) non-local dans l�espace de configuration Ces mod�les sont bas�s sur intuition physique. Malheureusment interaction forte se semble �tre beaucoup trop complexe� On a besoin de une th�orie plus profonde pour pouvoir nous guider dans cette devinette�

17. R�sultats (Non-localit� d�interaction /3N Force)

18. Force d��change de une particule lourde

20. Les traces de mesons d��change dans pot. NN? �crire Lagrangien pour l�interaction des m�sons avec des nucl�ons. En utilisant ce Lagrangien calculer les diagrammes de Feynman contribuant dans la processus de diffusion NN.

28. Les potentiels bas�s d�riv�es en utilisant th�orie d��change des m�sons on appelle �Les potentiels r�alistes� Nijmegen pot. (Nagels et al.: Phys. Rev. D 17 (1978) 768) Paris pot. (Lacombe et al., Phys. Rev. C 21 (1980) 861) Argonne V14 pot. (Wiringa et al., Phys. Rev. C 29 (1984)1207), utilise 14 op�rateurs Argonne V18 pot. (Wiringa et al., Phys. Rev. C 51 (1995) 38), utilise 18 op�rateurs. Bonn (Machleidt et al.: Phys. Rep. 149 (1987) 1) CD Bonn (Machleidt: Phys. Rev. C 63 (2001) 024001)

31. Pour mod�les inspir�es par QCD m�thode de force brut ne marche pas� nous sommes oblig�es � faire s�rie des approximations (i.e. se limiter � un seul quark par nucl�on et echange d�un seul gluon) pour rendre th�orie g�rable Donc, �est loin d�etre vrais QCD Il faut faire quelquechose tr�s differente�

32. Lagrangien de QCD

33. Lagrangien de QCD