Champs d'observation et laboratoire des fictions

Intervention de Rémi Dall'Aglio avec les deuxième année, dans le cadre de l'atelier hybride 2007.

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Le facteur de la cohésion

Un corps de masse importante, comme une planète de plus de 300 km de diamètre, est dominé par la gravitation qui lui impose une forme globale sphérique. Cette forme parfaite est spontanément adoptée par tous les astres, planètes ou étoiles.

Par contre, un objet de masse faible est dominé par la force électromagnétique qui assure sa cohésion interne. C'est pourquoi il peut avoir n'importe quelle forme : table, corps humain ou immeuble.
C'est la mieux comprise des quatre interactions et elle présente certaines analogies avec la gravitation qui a, comme elle, une portée infinie: cela s'explique par le fait que le boson médiateur, le photon, a une masse nulle et peut donc agir à très longue portée.

Unification de l'électricité et du magnétisme
 

Autrefois, l'électricité et le magnétisme étaient deux concepts bien distincts et ils le restent d'ailleurs toujours pour le non spécialiste: quoi de plus différent, à priori, que la force qui déplace l'aiguille d'une boussole et l'électricité qui allume nos lampes?
 

Et pourtant, en 1820, Oersted montre que le passage d'un courant électrique dans un fil conducteur fait dévier d'aiguille d'une boussole placée à côté: le courant électrique crée un champ magnétique.
Inversement, le mouvement alternatif d'un aimant dans une boucle de fil conducteur crée un courant électrique: c'est le principe bien connu de la dynamo.
 

C'est en 1873 que le physicien écossais James Clerk Maxwell unifie l'électromagnétisme avec ses équations et établit que la lumière est une onde (ou ébranlement) électromagnétique.

L'interaction électromagnétique attire deux particules de charge Q opposée (comme par exemple l'électron et le noyau atomique) et repousse deux particules de même charge.  Contrairement à la gravitation, ses effets cumulatifs sont ainsi annulés à grande distance du fait de la neutralité globale de la matière: les attractions et les répulsions localisées se compensent à grande échelle.

Chaque atome est théoriquement neutre car il comporte autant d'électrons que de protons. En réalité, les électrons peuvent s'exciter facilement et sauter d'un atome à l'autre. Ce faisant, ils créent donc des ions, c'est-à-dire des atomes incomplets chargés électriquement. Ce sont ces ions qui cherchent à compléter leurs orbitales externes et qui s'accrochent entre eux. Ces ensembles d'atomes forment des molécules qui peuvent être très complexes et très lourdes dans le cas des constituants de la vie.
En assurant la cohésion des objets grâce aux liaisons des orbitales électroniques entre atomes et entre molécules, l'interaction électromagnétique est donc à la base de la chimie et de la biochimie (ou chimie du vivant).

La lumière et le spectre électromagnétique