questions sur matière & lumière

[Gilgamesh]

bonjour Gilgamesh,

je n'ai pas encore vu les particules élémentaires.
tu dis que la lumière est composé de photons,de bosons et de gluons.pour moi, la lumière était composée uniquement de photons.

Ah mais si bien sûr

lumière = photon.

j'ai simplement employé une image en étendant le mot "lumière" à l'ensemble des autres forces de la nature. Mais c'est un simple abus de langage !

Tu dis qu'à ces particules supplémentaires correspond l'intéraction faible (bosons) et forte (gluons).Peux-tu exprimer ces 2 nouvelles forces ?

Ce sont des forces à courtes portées (de l'ordre de 1 fermi, soit 1e-15 m, c-a-d le diamètre du proton). L'une est responsable de la cohésion des hadrons, l'autre, en changeant la saveur des quarks est responsable de la plupart des désintégrations nucléaires.

La matière est formée de leptons et de hadrons.
les leptons, c'est:
1 electron, 1 muon, 1 tau et 3 neutrinos
les hadrons, c'est :
les baryons (dont les nucléons) et les mésons.

questionu sont situés les leptons ( hors electrons) et les hadrons (hors nucléons) ?
dans le noyau ? (comme les nucléons).

Les leptons + lourds que l'électron n'apparaissent dans la nature que très fugacement, lors de chocs à hautes énergies. Et une fois apparu a l'issue d'un choc ils se désintègrent ensuite en vol très rapidement. Ce sont donc des oiseaux rares, très fugaces. On n'a pas en général l'occasion de les observer sous forme de systèmes liés.

En s'y prenant bien, on arrive toutefois à ralentir suffisamment certains muons pour en "habiller" des noyaux préalablement débarassés de leurs électrons, et on obtient ainsi des "atomes à muons" pendant quelques microsecondes. Pour le tau c'est encore impossible (il est mille fois plus instable).
-----

[Gilgamesh]

... et pour les hadrons plus lourds que les nucléons, leur durée de vie est encore bien plus faible : 1e-21 s à 1e-24 s ! Les quarks dont ils sont formés perdent rapidement leur saveur pour revenir au doublet de base Up - Down. Et le neutron libre étant lui même instable (demi-vie : 1/4 d'heure), tout hadron libre finit en proton.

a+

[invite1effd2a7]

Bonjour Gilgamesh,

peux-tu exprimer l' intéraction forte et faible de manière numérique ? ; par ex pour la force electrostatique:
Fe = q1q2 ur/( 4 pi epsilon0 r(au carré))

[Gracawell]

Pouriez vous me resumez le sujet en plus simple? SVP?

[Gilgamesh]

Bonjour Gilgamesh,

peux-tu exprimer l' intéraction forte et faible de manière numérique ? ; par ex pour la force electrostatique:
Fe = q1q2 ur/( 4 pi epsilon0 r(au carré))

J'arrive à la limite de mon seuil d'incompétence, là. Mais je peux quand même t'expliquer comment s'expose le problème.

La loi de Coulomb que tu exprimes est une excellentissime approximation de l'interaction EM parce que ça mesure ce qui se passe à longue distance (>> aux distances subatomiques, au fermi quoi). Pareil pour la loi de Newton P =GMM/d². Ces deux forces sont en effet médiées par des bosons de masse nulle, dépourvus donc d'inertie. En imageant, on pourrait dire qu'elles n'offrent aucune resistance au mouvement, ce qui fait qu'elles se propagent forcément à la vitesse limite : la vitesse de la lumière. En relativité, définir la durée propre dans un référentiel à c est une chose assez délicate (en fait un tel référentiel n'est pas défini, en l'absence de la composante temps) ; en gros on pourrait dire que ça bloque son "métronome" interne, qu'elle ne connait pas l'écoulement du temps. Ccl : la particule est stable, sa durée propre est infinie. C'est une première chose.

La deuxième chose à prendre en compte, c'est que le photon a la bonne idée d'être de charge (éléctrique), saveur et couleur nulle. Il n'interragit avec rien. Evidemment cela limite les événements qui on lieu dans notre...

...troisiemement qui est que l'expression d'une force dans la Théorie Standard fait intervenir un calcul dit "perturbatif" c'est à dire faisant intervenir une somme de termes, chaque terme représentant un événement possible entre "l'emission" du boson d'interaction et sa "réception" par le partenaire chargé. Un photon virtuel peut par exemple, en chemin, se matérialiser en e+ / e- virtuel qui illico se désintègrent pour reformer un photon. Un tel événement se formalise à l'aide d'un diagramme de Feynmann dans lequel chaque trait de propagation et chaque noeud (vertex) possède une expression mathématique rigoureuse. A chaque trait, à chaque vertex, c'est à dire chaque événement, est assigné une (amplitude de) probabilité. La boucle 0 est la plus probable (dans notre cas, c'est le fait qu'il ne se passe rien : le photon accomplit son trajet sagement). la boucle 1 c'est par exemple la formation d'un couple e+e- en chemin et ainsi de suite.

La probabilité d'un événement, c-a-d la probabilité de former une boucle qui complique le schéma de base, est indéxée à une caractéristique intrinseque à l'interaction pour une énergie mise en jeu donnée, appelée constante de couplage. Elle est faible pour l'életromagnétisme à l'ordre 1 et 2 du diagramme perturbatif (alpha ~ 1/137), ce qui limite la casse.

Bon ensuite, on fait l'inventaire de toute ce qui est permis de faire en chemin, avec la probabilité qui va bien, et on integre : c'est l'intégrale des chemins.

La véritable expression de l'interaction EM (l'électrodynamique quantique) fait donc intervenir toute ces quantités, et ça se présente sous la forme d'une somme de termes nettement plus épineuse que la relation de Coulomb et en outre structurellement indéfinie : on peut toujours imaginer une interaction nouvelle en chemin et ajouter un terme à la suite. Et plus on s'intéresse à des événement brefs en durée plus on peut imaginer faire intervenir des particules massives du fait de l'indétermination quantique dE.dt = cte attachée à tout phénomène. Car "une particule", fondamentalement c'est "un phénomène qui arrive à" un champs quantique : son excitation. Pour dt faible, dE est élevée et le champs crache une particule d'énergie élevée, cad massive (m=E/c²).

A l'infini et pour des durées longues, la boucle 0 suffit. Et l'expression de la force ainsi déduite de la seule prise en compte de la boucle 0... c'est l'expression de Coulomb.

Ici son expression dans le cadre du diagramme de Feynman :

http://www-subatech.in2p3.fr/~photon...rs/node23.html

Quand on s'intéresse à l'interaction à très courte distance, par contre, il faut faire intervenir les boucle 1, 2, 3... On obtient de la sorte une description extrêmement fidèle des interaction à hautes énergies des électrons, ce qui a permis historiquement de valider expérimentalement la démarche, à un degré inespéré, vu sa complexité intrinseque (l'électrodynamique quantique est la théorie numériquement la plus précise de la Physique).


Quand on s'intéresse à l'interaction faible, par contre, hélàs... quelques complications sont à attendre. Les bosons sont hypermassifs (100 GeV pour le Z°, soit 100 fois la masse du proton) et chargés électriquement pour le W+ et W-. Une particule virtuelle aussi massive signifit une durée caractéristique (dE.dt toujours) extrêmement courte, ce qui explique que ce soit une force de courte portée. Ce qui se passe entre l'emission et la récéption est donc extrêmement varié sur de courte distance (toujours dE.dt...). En outre, la constante de couplage (la formation de boucles) de l'interaction faible à courte distance est plus élevée que pour l'électromagnétisme. Et la boucle 0 ne permet pas une expression approchée satisfaisante.

Quand on s'intéresse à l'interaction forte : les gluons sont neutre et de masse nulle mais par contre sont eux même colorés, c'est à dire interagisse entre eux. Et la constante de couplage de l'interaction forte est la plus élevée des quatre interaction. Tout de même : avec des bosons de masse nulle, on devrait s'attendre à une interaction de portée infinie ? Eh bien non. Car les gluons sont colorés. Dans l'QED (électrodynamique quantique) les lignes de champs dont on se sert pour symboliser le champs quantique associé au photon n'interragissent pas entre elles. Dans la QCD (chromodynamique quantique, qui traite des champs de couleur) les lignes se regroupent et forment des "tubes". La densité des lignes de champs représente une certaine densité énergétique. Quand tu éloignes 2 particules chargées électriquement, les lignes de champs remplissent de plus en plus l'espace et la densité énergétique diminue. C'est le contraire avec le tube de champs de la QCD : quand tu éloignes 2 quarks, le tube se resserre de plus en plus et à un moment donné, la densité énergétique atteinte suffit à matérialiser... un quark ! Et au lieu d'avoir isolé une particule colorée, tu as un meson (quark + antiquark) blanc, cad non chargé. Donc plus de ligne de champs...

http://www-subatech.in2p3.fr/~photon...rs/node26.html

Résultat : l'interaction à longue distance entre deux particules colorées ne correspond à aucune situation de la Nature.

De bonnes pages ici aussi, pour l'ensemble de cette discussion :
http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageA01.html

a+

[invite1effd2a7]

Bonjour Gilgamesh,
je te remercie de prendre du temps pour me répondre mais je crois que je vais en rester là...

[invite1effd2a7]

enfin, c'est toujours avec plaisir que j'entends parler de Feynmann dont j'ai lu avec interet les ouvrages de... deug.

[Gracawell]

! Moi je ne suis pas au deug mais je m'interesse de tres pres l'astrophisique mais j'avoue que la je suis largué alors veuillez m'expliquez!

[invite09c180f9]

! Moi je ne suis pas au deug mais je m'interesse de tres pres l'astrophisique mais j'avoue que la je suis largué alors veuillez m'expliquez!

Alors là il faudrait être plus précis...expliquer quoi...??

[Gracawell]

Je ne comprend pas votre théorie sur la lumiere et la matiere , je suis persuadé qu'il y a un lien mais vous voyé je suis un peu et meme beaucoup largué parce que je ne comprend pas du tout votre raisonement ou meme les calculs ! Pouriez vous clarifiez un petit peut?

[Gilgamesh]

Je ne comprend pas votre théorie sur la lumiere et la matiere , je suis persuadé qu'il y a un lien mais vous voyé je suis un peu et meme beaucoup largué parce que je ne comprend pas du tout votre raisonement ou meme les calculs ! Pouriez vous clarifiez un petit peut?

Il est fort compréhensible que tu sois largué, mais ce que je voudrais savoir, c'est à quelle profondeur tu l'es, pour savoir où mettre l'hameçon .

Le mieux, c'est que tu exposes ta vision des chose. C'est à dire pour commencer que tu réfléchisses à ce que sont les choses pour toi.

Et n'ai pas honte de te tromper : l'esprit humain (et même extra terrestre je parie) n'a aucun accès intuitif sûr aux "secrets de la matière". Il se trompe forcément en première approche.

Alors, c'est quoi la matière, c'est quoi la lumière pour toi ?

a+

[jojo17]

Bonjour,
Si vous permettez, un petit livre de Richard Feynman porte presque exactement le titre de cette discussion, "Lumière et matière une étrange histoire" éditions Points, collection sciences
Il est très bien écrit et relativement simple à comprendre.

[Gracawell]

En fait je n'ai pas bien capte comment la matiere peut se transformé en lumiere parce que étant donné que la lumiere n'a pas de masse mais que la matiere en a ,il faudrai une fusion pour loiberer de l'energie , qui n'a pas de masse, mais comment reglé le probleme de la charge, je n'ai pas bien capter!

[invite1effd2a7]

bonjour mlatocca,
vu ce que j'ai compris,
sous certaines conditions que Gilgamesh va se faire 1 plaisir de me rappeler,
les protons et les neutrons d'un atome (de la matière) peuvent se transformer en partie ? en un couple positron (antiparticule de l'electron) et electron qui peuvent se transformer en photons qui est de la lumière.

Ces différentes transformations font intervenir l'interaction forte et faible qui sont des interactions à très courte portée et dont l'expression numérique...est trop compliquée pour moi ...mais pas pour FEYNMAN.(prix nobel de physique ).
Je parle sous le controle de Gilgamesh, bien sur

[invite1effd2a7]

Bonjour Jojo,
je vais essayer de me choper ton bouquin, merci du tuyau.

[Gracawell]

merci beaucoup pour ce rayon je te remercie!

[Gilgamesh]

mlatocca, bluefog,

ce qu'il faut se représenter au niveau fondamental, c'est que tout est permis dès lors qu'on respecte les lois de conservation.

Et ces lois de conservation concernent : l'énergie (potentielle et cinétique), l'impulsion, le spin, les charges (électrique, saveur, couleur) mais PAS la masse. La masse n'est pas une quantité conservative. Et ce n'est pas "gênant" dans la mesure où la gravitation est une force qui s'exerce non pas sur la masse seule mais sur toute forme d'énergie. Autrement dit, un photon dépourvue de masse non seulement est dévié par un champs de gravité mais génère également son champs de gravité.

Bref,

une loi de conservation nécessite que la différence mesurée avant / après sur une quantité conservée soit nulle.

Prenons un neutron par exemple. Sa demi-vie hors d'un noyau (c'est à dire libre) est de 1/4 d'heure environ.

Le diagrame de Feynman de l'événement est ici :
http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageF03.html
(en format Quicktime)

La désintégration s'écrit :

n -> p + e^- + anti-v_e


Prenons l'exemple de conservation de la charge électrique, et faisons le bilan au départ (n) et à l'arrivée (p, e, v) :

Avant : le neutron est composé de 2 quarks d (charge électrique -e/3) et d'un quark up (+2e/3).

Bilan : (2 x -1/3 +2/3)e = 0

Après :

- le proton est composée de 2 quark u et d'unn quark d. Sa charge est donc (-1/3 + 2 x 2/3)e = e

- L'électron est chargé -e

- L'anti-neutrino est de charge nulle.

Bilan : (+1 - 1 + 0)e = 0

La désintégration conserve la charge.

Et bien entendu, l'énergie du neutron (m_pc²) est égale à l'énergie de masse de l'électron (m_ec²) + son énergie cinétique + l'énergie de masse de l'anti-v + son énergie cinétique.

Pareillement, l'impulsion sera conservée (elle est nulle avant) dans la mesure où l'anti-neutrino et l'électron partirons dans des directions différentes, de sorte que la somme vectorielle de leur impulsion sera nulle.

etc...

Quand tu pars d'un couple de photons pour créer un couple électron / anti électron, c'est la même chose. Tu pars de particule de charge nulle et tu abouties à deux particules de charges opposées, dont la somme s'annule. C'est toujour le même principe.

a+

[ROBERTO COELLO]

Bonjour a Tous!

Je me demande. Si les trous noirs n’ont aucun respect pour les lois de la conservation d’énergie et de la matière. Pourquoi ons le rendre de culte à ces lois ?

[invité576543]

Et ces lois de conservation concernent : l'énergie (potentielle et cinétique), l'impulsion, le spin, les charges (électrique, saveur, couleur) mais PAS la masse. La masse n'est pas une quantité conservative.

Bonjour,

Voilà qui me confuse.

La masse, comme racine du "carré" du quadrivecteur énergie-impulsion, est bien conservative (la masse du système total est la même avant et après une interaction); c'est une conséquence de la conservation de l'énergie et l'impulsion .

Par contre elle n'est pas additive, et donc ne se calcule pas dans un bilan en additionnant de chaque côté les masses des divers termes.

Cela ne change pas grand chose à tes explications, le calcul de la masse totale étant compliqué, le plus simple est de l'ignorer, et de se limiter au calcul de l'énergie et de l'impulsion, la conservation de la masse n'ajoutant aucune information.

Me trompe-je?

Cordialement,

[Rincevent]

s'lut

Si les trous noirs n’ont aucun respect pour les lois de la conservation d’énergie

si, si

Pourquoi rendre un culte à ces lois ?

elles sont valables dans certaines limites donc utiles. C'est comme l'argent : c'est pas une quantité conservée mais je suis certain que tu fais quand même à peu près gaffe à sa conservation sur ton compte en banque...

Me trompe-je?

c'est juste une question de définition de la masse... mais tu as raison : l'aspect le plus important est le caractère non-additif.

[Gracawell]

merci beaucoup je pense que je n'aurai jamais rien compris sans vous!

[invite383dda3c]

d apres les scientifiques l univer est composer de matiere .d energie et aussi d anti matiere.et dernierement d information coder *ADN* .et pout la 1 question d apres l ecoition d einstien E=MC2 donne M(masse)=E/C2.DONC THEORIQUEMENT C EST POSSIBLE.

[jojo17]

Autrement dit, un photon dépourvue de masse non seulement est dévié par un champs de gravité mais génère également son champs de gravité.

Bonjour,
Dans cela je comprends que la lumière par sa vitesse courbe l'espace-temps, puisque le photon génère un champs de gravité. Un champs de gravité est une coubure d'espace-temps courbe?
J'ai bon

[Gilgamesh]

Bonjour,
Dans cela je comprends que la lumière par sa vitesse courbe l'espace-temps,

Plutôt par son énergie.

puisque le photon génère un champs de gravité. Un champs de gravité est une coubure d'espace-temps courbe?
J'ai bon

Uhe courbure de l'espace temps, c'est ça.

a+

[jojo17]

Plutôt par son énergie.

L'énergie est-elle liées à la vitesse?
Il me semble que oui, d'après la RR E=mC² ou C est une vitesse.
Ou bien tu fais cette précision parce-que la lumière est considéré (peut-être) sans masse?
La courbure de la lumière s'ajoute-t-elle a celle dû à la matière?

[invite09c180f9]

L'énergie est-elle liées à la vitesse?
Il me semble que oui, d'après la RR E=mC² ou C est une vitesse.
Ou bien tu fais cette précision parce-que la lumière est considéré (peut-être) sans masse?

Et bien, tu peux lier l'énergie et la vitesse avec par exemple Ek=1/2mv² (énergie cinétique)...
Maintenant, c'est effectivement l'énergie qui courbe l'espace-temps, tout comme la masse (qui est une forme de l'énergie cependant)...

La courbure de la lumière s'ajoute-t-elle a celle dû à la matière?

Je ne comprend pas trop ce que tu veux dire là, en fait la lumière de par son énergie courbe la structure de l'espace-temps, et la matière de par sa masse la courbe également...

[jojo17]

Je ne comprend pas trop ce que tu veux dire là, en fait la lumière de par son énergie courbe la structure de l'espace-temps, et la matière de par sa masse la courbe également...

Je demandais si on pouvais dire que les deux courbures s'ajoutaient.
Peut-on faire une somme de la courbure provoqué par l'énergie de la lumière avec celle provoqué par la présence de masse et celle issue de l'effet lense-thiring afin d'obtenir une courbure totale qui serait un paramètre de l'espace-temps?

[jojo17]

Je demandais si on pouvais dire que les deux courbures s'ajoutaient.
Peut-on faire une somme de la courbure provoqué par l'énergie de la lumière avec celle provoqué par la présence de masse et celle issue de l'effet lense-thiring afin d'obtenir une courbure totale qui serait un paramètre de l'espace-temps?

Aurais-je du ajouté : en un evénément de l'espace-temps?

[Gilgamesh]

L'énergie est-elle liées à la vitesse?
Il me semble que oui, d'après la RR E=mC² ou C est une vitesse.

Ah oui mais non. mc² c'est l'énergie d'un corps AU REPOS.

Ou bien tu fais cette précision parce-que la lumière est considéré (peut-être) sans masse?

Oui, c'est ça. En l'absence de masse, je crois qu'il n'est pas très rigoureux de relier énergie et vitesse (le E=mv²/2 ne marche pas).

La courbure de la lumière s'ajoute-t-elle a celle dû à la matière?

Oui, la courbure ne permet pas de distinguer la nature de l'énergie qui la cause.

a+

[jojo17]

[QUOTE=Gilgamesh]

Ah oui mais non. mc² c'est l'énergie d'un corps AU REPOS.

Merci pour cette précision que je n'avais jusqu'alors jamais pu appréhendé.

Oui, c'est ça. En l'absence de masse, je crois qu'il n'est pas très rigoureux de relier énergie et vitesse (le E=mv²/2 ne marche pas).

Pour résumer en ce qui concerne la courbure de l'espace-temps par la lumière, l'énergie de la lumière courbe l'espace-temps sans que sa vitesse intervienne (au REPOS, puisqu'elle n'a pas d'énergie cinétique E=0?), et donc elle est prise comme un référentiels privilégié pour décrire les événements de l'espace-temps et c'est donc pour cela qu'elle est une constante et une valeur limite.
n'ai-je pas trop fait d'erreur?