Les pions comme messagers

Les pions peuvent être considérés comme responsables du confinement des nucléons (protons et neutrons) à l'intérieur du noyau. Comme la distance entre les nucléons est très petite, la répulsion électrique (flèches noires sur la figure de droite) entre les protons du noyau est très importante. Cette répulsion est cependant vaincue par des forces (flèches colorées) qui ont un rapport avec l'interaction forte agissant entre les quarks à l'intérieur des protons et des neutrons.

Courtesy of The Particle Adventure.

 

 

La force entre les nucléons est décrite par l'échange de pions . Le processus est virtuel puisqu'il il n'y a pas assez d'énergie en jeu pour produire un pion.

L'interaction forte, véhiculée par les gluons à l'échelle des quarks, manifeste des effets résiduels suffisamment forts à l'échelle des nucléons pour vaincre la répulsion électrique. La force résiduelle attractive peut être vue comme l'échange de pions entre les nucléons. L'échange de pions est important à des échelles supérieures à 1fm, limite à laquelle la vision du gluon comme messager de l'interaction forte perd son sens. Les trois types de pions prennent part à l'interaction. La figure de gauche illustre l'attraction entre un proton et un neutron par l'intermédiaire d'un pion positif.