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Durée de vie des photons

  1. #31
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par WAM-Val Voir le message
    Si, de son point de vue, elle arrive au centre en très peu de temps mais que vu de l'extérieur il se passe une éternité, peut on dire que losqu'il atteindra le centre, l'univers sera dans sa "phase finale" ?
    C'est déjà le cas dès qu'il touche l'horizon.

    Après, il y a "rupture causale" entre la particule et l'extérieur.

    Ceci sans spéculer sur "comment prendre en compte le fait que l'univers pourrait se recontracter au bout d'un certain temps" et sans tenir compte de l'évaporation des trous noirs qui complique un peu les choses.

    Citation Envoyé par WAM-Val Voir le message
    (Je suis méchant en fait de poser ce genre de question)
    Mais non

    -----

    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  2. Publicité
  3. #32
    D1

    Re : Durée de vie des photons

    On peut difficilement parler de particule qui veillit, dans ce cas les lois de la mécanique quantique sont claires. Une particule peut changer d'identité, donc si on peut dire mourir. En fait, elle se désintégre en d'autres particules en respectant toujours 2 lois.

    1. Les particules massives sont se désintégré en particules moins massive. (aussi connu comme conservation de l'énergie; naturellement ici on parle en absence de source d'énergie importante ce qui est le cas dans l'espace mais pas dans un accélérateur de particules)

    2. Certains nombres quantiques sont conservés. C'est ici que ca ce complique. Ces nombre représente les caractéristique (charge, couleur et autre) d'une particule qui peut être complexe quelque fois. Encore la, selon la force mise en jeu (forte ou électrofaible) un nombre quantique peut être permis de changer d'une unité à la fois.

    Exemple simple: désintégration beta n = p + e + anti neutrino
    (exactement cette réaction fait appel au boson W- parce qu'il s'agit d'une interaction faible, il se désintregre apres en électron et neutrino pour les meme raison, laisse faire les détails de cette réaction et regardons la en 1 étape).


    Loi 1 le neutron peut devenir un proton et un électron parce que leur masse est moins grande
    Loi 2
    Neutron charge = 0 nombre leptonique = 0 nombre baryonique = 1
    proton charge = +1 nombre leptonique = 0 nombre baryonique = 1
    électron charge = -1 nombre leptonique = 1 nombre baryonique = 0
    anti neutrino charge = 0 nombre leptonique = -1 (anti) nombre baryonique = 0

    Somme charge = 0 nombre leptonique = 0 nombre baryonique = 1

    Tous le snombre sont conservé les 2 lois sont possible la réaction PEUT avoir lieu. Ici nous avons aucun reseignement sur le temps que ca prendre et la vitesse, ca dit seulement c'est possible. Pour la mesure du temps, on fait appel au temps de demi-vie indiquant combien de temps une masse quelconque prend pour diminuer de moitié via un processus comme ca (pour le neutron c'est environ 10,6 minutes, typique des interaction faible)

    Appliquons ca au photon. Masse (au repos) = 0 nombre quantique = 0 (pour tous les nombres) Donc rapidement on voit qu'un photon ne peut pas se désintrégré en particule moins massive, sauf que (c'est jamais simple) un photon peut avoir une quantité d'énergie important mais avec une masse nulle (E = mc(carré)) et ainsi crée des particules. La 2e loi va imposer que un photon assez énergitique crée une particule et son anti particle (pour garder tout les nombre quantique a 0). Naturellement des que les 2 particules se rencontre des photon sont émis (en fait il y a 2 photon pour respecté la conservation de la quantité de mouvement). Je crois que ca fait le tour de la question version mécanique quantique de la vie des particules.

    Regardons un peu le relativité. Il est tres important dans ce cas de garder à l'esprit que cette théorie compare TOUJOURS 2 référentiel entre eux. En fait l'horloge interne des photon n'est pas arrété pour eux. Il s'agit de notre perception lorsqu'on regarde son horloge.

    C'est exactement comme il a été dit plus haut pour le trou noir. Si on lance un objet vers un trou noir et qu'on le regarde, on ne le verra pas traversé l'horizon des événement parce qu'il la dillatation du temps va venir infini juste à la limite de l'horizon (en plus la lumière quittant l'objet subit un décalage vers le rouge gravitationnel qui devient rapidement tres garnd et empeche de voir l'objet (décalage infini à l'horizon). La vision de l'objet est différente, il ne se voit pas aller vers le trou noir de plus en plus lentement au contraire il suit la loi de la gravité accélére traverse l'horizon des événement et se fait écraser par la singularité. En passant nous avons une observation de Hubble sur l'objet Cygnus x1 où un nuage de gaz a dégricolé vers l'horizon et nous avons apercu l'immense décalage vers le rouge gravitationnel. Mais ces donnée était a ma connaissance encore contesté par certains astronomes.

    Pour ce qui est de l'information contenu dans une particule se désintégrant ou un objet disparraisait dans un trou noir, la question est plutot intérressant. La mécanique quantique dit que l'information de ne peut pas disparaitre, elle changer peut être brouiller jusqu'a etre inlisible, mais ne peut pas disparraitre. Il semblerait que nous ayons a faire a une loi de conservation de l'information, mais je crois que la question surtout pour les trous noirs n'est pas réglé. En fait, il y a eu un bon débat entre Hawking et Leonard Susskind (il semblerait que Hawking a perdu) sur la question.

    Je crois que ca fait le tour

  4. #33
    dragounet

    Re : Durée de vie des photons

    Joli développement !
    J'ai trouvé que la durée de vie du neutron hors noyau est de 885,7 ± 0,8 s.
    Mais dans ce cas est-ce qu'on tient compte des effets relativiste du à sa vitesse de déplacement ?
    Ou est-ce qu'on peut avoir un neutron immobile par rapport à notre chronomètre ?

  5. #34
    Gloubiscrapule

    Re : Durée de vie des photons

    Tous les neutrons ne sont pas relativistes...
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  6. #35
    D1

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Mais dans ce cas est-ce qu'on tient compte des effets relativiste du à sa vitesse de déplacement ?
    Ou est-ce qu'on peut avoir un neutron immobile par rapport à notre chronomètre ?
    Le neutron se désintégre après environ 10 minute ou 885 secondes (j'ai pas les même chiffre) temps mesuré dans son référentiel.

    On neutron peut être immobile (v = 0 donc K (énergie cinétique = 0)) dans ce cas le temps mesuré dans son référentiel et dans le notre sera le même. Dans le cas d'un neutron voyage à grand vitesse, de notre référentiel nous allons percevoir l'horloge du neutron au tournée au ralenti par un facteur (gamma)

    (gamma) = 1/((racine carré)1 + v(carré)/c(carré)) Il s'agit du facteur mesurant les effet relativiste.

    Le neutron ne percois pas son horloge au ralenti, elle semble coulé normalement et il se désintégra après 10 minutes (temps propre). Mais de notre point de vue il s'est écoule un temps de (gamma) x 10 minute (temps dilaté).

    et voila!

  7. #36
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Salut,

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Mais dans ce cas est-ce qu'on tient compte des effets relativiste du à sa vitesse de déplacement ?
    Les neutrons qu'on manipule en laboratoire ne vont pas aussi vite. Par contre on en tient compte avec les muons qui sont un outil bien pratique pour constater la dilatation du temps.

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Ou est-ce qu'on peut avoir un neutron immobile par rapport à notre chronomètre ?
    Pratiquement. On a même déjà fait des expériences de "chute libre" (gravitationnelle) avec des neutrons (on en a parlé plusieurs fois sur Futura, dans des discussions sur la gravité quantique).

    On sait les ralentir assez facilement. Ca se fait même tous les jours car les réaction de fission sont efficaces seulement avec des neutrons lents (appelés neutrons thermiques) alors que la réaction de fission libère des neutrons rapides.

    Donc, pour controler la réaction dans un réacteur nucléaire, sans devoir atteindre la masse critique (baouuuuum ), on utilise de l'eau lourde ou du graphite pour ralentir les neutrons (par simples collisions sur les atomes, comme un jeu de billard).
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  8. #37
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Par contre on en tient compte avec les muons qui sont un outil bien pratique pour constater la dilatation du temps.
    Tiens, une petite énigme. Le muon est une particule élémentaire (c'est un électron lourd). Pourtant il se désintègre.

    Mais alors, qu'est-ce qui vieilli dans le muon ?

    Hint 1. Processus poissonien.
    Hint 2. Analogie avec l'émission de la lumière par un atome.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  9. #38
    D1

    Re : Durée de vie des photons

    le muon est un électron lourd (masse environ égal 207 fois celle de l'électron)

    Loi 1: le muon peut se désintégrer en d'autre particule plus legere parce qu'il en existe.

    Loi 2 conservation des nombre quantique. En détails:

    Le muon émet un boson W- (interaction faible) et se transforme en neutrino muonique. Le boson W- se désintregre presque aussitot en électron et en antineutrino électronique.

    Muon: Charge = -1 Nombre leptonique = 1

    Neutrino muonique Charge = 0 Nombre leptonique = 1
    Électron Charge = -1 Nombre leptonique = 1
    Neutrino électronique Charge = 0 Nombre leptonique = -1

    Totale Charge = -1 = -1 + 0 + 0 Nombre leptonique = 1 = 1 + 1 + -1

    Hint 1. Processus poissonien.

    Exactement, je ne peut pas faire les mathématique en détail mais le processus de poison nous renseigne statistiquement sur les probabilité de l'évenement dans ce cas rare. Pour un physicien, le simple fait de savoir que l'interaction faible est présent (boson W+ W- ou Z0) fut pour dire que le sprobabilité sont faible et que ca va etre long (c'est relatif). En passant ca explique le temps de vie si long des neutrons.

    Hint 2. Analogie avec l'émission de la lumière par un atome.

    Analogie ici est l'émission du W- qui permet au muon de ''mourir'' et de devenir un neutrino muonique.

    Et voila!

  10. #39
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Salut,

    Citation Envoyé par D1 Voir le message
    Et voila!
    Impec

    Impossible de poser une énigme qui tien longtemps sur Futura (c'est pour ça que j'aime bien Futura )

    Il n'y a rien qui vieilli en fait. Juste un changement d'état, le changement étant aléatoire et sans mémoire (donc pas d'horloge donnant sa durée de vie), comme d'hab en MQ.

    Analogue au changement d'état d'un électron dans un atome lorsqu'il passe d'une orbitale à une autre. Un atome excité ne vieilli pas mais cesse juste d'être excité (et émet un photon) a un moment ou un autre.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  11. #40
    Jeanthon

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par ThunderGuy Voir le message
    et donc un photon ne "meure" jamais.
    il tendra donc à augmenter sa longueur d'onde (le fameux décalage vers le rouge), ce qui signifie qu'il perd de l'énergie au fur et à mesure de son voyage.

    mais il ne perdra jamais totalement son énergie (là ca commence à devenir compliqué).
    Ça n'est pas bien compliqué à concevoir, Je pense que ça se comporte comme une asymptote en 0. Tu sais la courbe se rapproche de plus en plus en de 0 sans jamais l'atteindre, et ceci indéfiniment. 1, 0.5, 0.25, 0.125, 0,0625, 0.03125 ..........

  12. #41
    Jeanthon

    Re : Durée de vie des photons

    ..........
    Dernière modification par Jeanthon ; 23/10/2010 à 13h49.

  13. #42
    invite248979
    Invité

    Re : Durée de vie des photons

    Je profite de ce topic pour poster une question
    Je suis dans une pièce (sans source de lumière externe)
    Deux miroirs se font face
    J'éteins la lumière, pourquoi tout devient noir? ne devrait il par reste des photons piégés entre les deux miroirs à faire des allés retour et ainsi continuer à illuminer la pièce?

  14. #43
    Gilgamesh

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par patatroll Voir le message
    Je profite de ce topic pour poster une question
    Je suis dans une pièce (sans source de lumière externe)
    Deux miroirs se font face
    J'éteins la lumière, pourquoi tout devient noir? ne devrait il par reste des photons piégés entre les deux miroirs à faire des allés retour et ainsi continuer à illuminer la pièce?
    C'est ce qui se passe, mais à chaque réflexion une partie est absorbée. Mettons que tu ais d=10 mètre entre les miroirs et un taux de réflectivité des miroir R = 0,98.

    Après N réflections, il reste une proportion p(N) = RN des photons initiaux.

    p(100) = 0,13
    p(1000) = 10-9 (on peut considérer qu'il fait noir)

    Le temps nécessaire t(N) = Nd/c
    t(1000) ~ 10-5 seconde...

    a+
    Dernière modification par Gilgamesh ; 05/02/2011 à 16h19.
    Parcours Etranges

  15. #44
    Garion

    Re : Durée de vie des photons

    Je rajouterai que si tu avais des miroirs magiques parfaits et que des photons étaient effectivement coincé entre les deux miroirs, tu ne les verrai pas non plus car ils n'arriveraient jamais à ton oeil.

  16. #45
    f6bes

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par patatroll Voir le message
    Je profite de ce topic pour poster une question
    Je suis dans une pièce (sans source de lumière externe)
    Deux miroirs se font face
    J'éteins la lumière, pourquoi tout devient noir? ne devrait il par reste des photons piégés entre les deux miroirs à faire des allés retour et ainsi continuer à illuminer la pièce?
    Bjr à toi,
    Tu ne peux voir les photons qui passent de droite à gauche ou de haut en bas.
    Tu ne vois donc QUE les photons qui finissent leur vie dans ton oeil ( c'est cela la "vision").

    Meme s'il y a des photons qui vont d'un miroir à l'autre , pour toi c'est du "noir".
    Un photon n'est pas " lumineux" en lui meme.

    C'est QUE lorsqu'il atteint ta rétine QUE là les batonnets et cones de l'oeil REAGISSENT aux photons.
    Il faut photons ET batonnets , cones pour que tu puisses "voir".

    A+
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  17. #46
    invite248979
    Invité

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    si tu vois un objet lumineux, c'est que certains des photons qu'il a émis ont été absorbés par des molécules qui interviennent dans la composition de tes yeux. Si un photon laisse une marque sur une plaque photographique, c'est qu'il a interagit avec une molécule de la plaque et a été absorbé. Le principe est donc toujours le même : le photon voyage et garde son énergie (sauf s'il se propage dans un champ de gravitation pas homogène ou un univers en expansion) tant qu'il ne rencontre aucun obstacle. S'il en rencontre un, bien souvent il est absorbé et disparaît complètement.
    Donc.....
    Je vois la lune parce que certains photons se réfléchissent dans la lune et arrivent à mes yeux. Mais certains de ces photons sont absorbés et disparaissent.

    Comment sont ils absorbés? Que deviennent ils?

    Merci

  18. #47
    betatron

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par patatroll Voir le message
    Je vois la lune parce que certains photons se réfléchissent dans la lune et arrivent à mes yeux.
    Absolument. Ce sont très majoritairement des photons produits par le Soleil. Accessoirement, quelques uns produits par les phares de ta voiture si la route est en pente et la Lune assez basse...
    Mais certains de ces photons sont absorbés et disparaissent. Comment sont ils absorbés? Que deviennent ils?
    Comme il a été dit plus haut, il y a ceux qui sont absorbés par ton oeil (grâce auxquels tu vois la Lune), ceux qui ne visent pas cette direction et tombent sur ton oreille, ou ailleurs... et ceux qui étaient bien partis pour tomber sur ton oeil, mais qui ont heurté une poussière ou une molécule dans l'atmosphère et n'iront jamais plus loin: ce sont ces derniers qui diminuent la luminosité de la Lune quand il fait mauvais ou qu'elle est basse sur l'horizon.
    Et il ne faut pas oublier ceux qui n'étaient pas partis dans la direction de ton oeil, mais qui ont été déviés par une poussière ou une molécule et finissent par se retrouver dans le droit chemin. Ils sont la cause du scintillement.

  19. #48
    invite248979
    Invité

    Re : Durée de vie des photons

    Merci à toi, j'avais compris ce point là, là ou je pèche est pour comprendre ce qu'ils deviennent au niveau atomique? Car pour moi, "absorber" est un terme trop général.

    Que se passe t'il entre le photon et l'atome/molécule/électron....?

    Merci

  20. #49
    doul11

    Re : Durée de vie des photons

    Bonjour,

    Citation Envoyé par patatroll Voir le message
    Que se passe t'il entre le photon et l'atome/molécule/électron....?
    ça dépends de l'énergie des photons (ou de la fréquence puisque E=hv) :

    - dans la gamme visible ce sont les électrons liés de la couche extérieure qui forment la bande de valence (liaison entre les atomes -> molécules), qui absorbe les photons.

    - dans une gamme d'énergie plus faible (ondes radio) ce sont les électrons libres qui absorbe les photons, dans la plus part des métaux les électrons de la couche externe ce comportent comme si ils était libres.

    -dans une gamme d'énergie plus forte (rayon X ou gamma) ce sont les électrons des couches internes, voir même le noyaux qui absorbe les photons.

    absorber=l'électron prends l'énergie (ou la quantité de mouvement puisque E=pc) du photon.Très grossièrement on peut voir ça comme un choc élastique (ce n'est plus valable quand on arrive dans les rayons X/gamma).
    La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.

  21. #50
    Odanobunaga

    Re : Durée de vie des photons

    Bonjour

    Je ne suis pas scientifique pour un sou. Pourquoi quand on etaint la lumiere dans une piece fermee la lumiere disparait? Ou passent les photons? Pareil Si dans la nuit toutes les lumieres des villes s'eteignent en meme temps - a quelle distance dans l'espace faut-il etre pour voir un decalage?

  22. #51
    bb98

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Odanobunaga Voir le message
    Bonjour

    Je ne suis pas scientifique pour un sou. Pourquoi quand on etaint la lumiere dans une piece fermee la lumiere disparait? Ou passent les photons? Pareil Si dans la nuit toutes les lumieres des villes s'eteignent en meme temps - a quelle distance dans l'espace faut-il etre pour voir un decalage?
    Bonjour et bienvenue !

    Le photon est une particule bien bizarre, elle permet de décrire des interactions entre la lumière et la matière. C'est un élément important dans notre description actuelle, notre modèle, de la nature.

    Le photon, dans le vide, voyage à 300 000 km/s environ et presque à la même vitesse dans l'air. Quand on éteint la lumière, le dernier photon parti de la lampe va très vite être absorbé par le mur ( un atome du mur). Voilà pourquoi la lumière disparait.

    Pour voir un décalage, il faut se trouver à une distance telle que les fameux 300 000 km deviennent assez petits, un exemple avec le Soleil qui est à 150 millions de km de la Terre (environ) : les photons que le Soleil nous envoie, mettent donc 8 minutes à nous parvenir; si le Soleil s'éteignait à l'instant, il faudrait que se passent 8 minutes pour que nous l'apprenions.

    Bien sûr, attendre d'autres avis
    Bonnes lectures

  23. #52
    saint.112

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Odanobunaga Voir le message
    Pourquoi quand on etaint la lumiere dans une piece fermee la lumiere disparait? Ou passent les photons?
    La lampe produit en continu des quantités astronomiques de photons. Ils filent tout droit à environ 300.000 km/s, autant dire instantanément dans une pièce, et sont soit absorbés soit réfléchis par les corps qu'il rencontrent (c'est à dire percutent). Chez toi ce sont les murs, les meubles, toi-même, etc.
    Ceux qui sont réfléchis peuvent parvenir à tes yeux et c'est ce qui fait que tu vois les objets (ils sont éclairés) mais immanquablement ils finiront pas être absorbés au bout de N réflexions dans la pièce. Vu la vitesse d'un photon sa durée de vie dans un endroit comme une pièce est donc infinitésimale.
    Quand tu éteins la lumière les derniers photons sont donc absorbés et disparaissent quasi instantément et tu te retrouves dans le noir.

    Citation Envoyé par Odanobunaga Voir le message
    Si dans la nuit toutes les lumieres des villes s'eteignent en meme temps - a quelle distance dans l'espace faut-il etre pour voir un decalage?
    Un décalage entre quoi et quoi ? Tu peux de toutes façons faire le calcul avec la vitesse de la lumière.

    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  24. #53
    maxwellien

    Re : Durée de vie des photons

    Bonjour, si on est dans le référentiel propre du photon, peut on considérer que le photon nait et meurt en (même temps).?

  25. #54
    Gilgamesh

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par maxwellien Voir le message
    Bonjour, si on est dans le référentiel propre du photon, peut on considérer que le photon nait et meurt en (même temps).?
    Oui, mais c'est une des raisons pour laquelle le photon ne constitue pas un référentiel physique valide.
    Parcours Etranges

  26. #55
    Pierick

    Re : Durée de vie des photons

    Bonjour. Me basant sur un hypothétique miroir parfait qui n'absorbe aucun photon, je me demande ce qu'il se passerait si je devenais l'inverse, que je puisse absorber absolument tous les photons qui me touchent, qu'aucun ne réfléchisse sur moi. Je ne serais à priori plus visible, mais comment cela se manifesterait-il concrètement ? Serais-je identique mais tout noir ? Verriez-vous à travers moi comme si j'étais l'homme invisible ? Merci.

  27. #56
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Salut,

    Bienvenue sur Futura.

    Quand tu as une question comme ça, évite de répondre dans une discussion ancienne (deux ans ici). Il vaut mieux ouvrir une nouvelle discussion. Mais, bon, ici c'est pas trop grave.

    Citation Envoyé par Pierick Voir le message
    Bonjour. Me basant sur un hypothétique miroir parfait qui n'absorbe aucun photon, je me demande ce qu'il se passerait si je devenais l'inverse, que je puisse absorber absolument tous les photons qui me touchent, qu'aucun ne réfléchisse sur moi. Je ne serais à priori plus visible, mais comment cela se manifesterait-il concrètement ? Serais-je identique mais tout noir ? Verriez-vous à travers moi comme si j'étais l'homme invisible ? Merci.
    Tu serais tout noir. Noir mat. On te verrait comme une silhouette se découpant sur le fond.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  28. #57
    pm42

    Re : Durée de vie des photons

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Tu serais tout noir. Noir mat. On te verrait comme une silhouette se découpant sur le fond.
    On est d'ailleurs capable de s'en approcher de très près : http://hitek.fr/actualite/vantablack-noir_3310
    Les photos ne permettent bien sur que de se faire une idée.

  29. #58
    Deedee81

    Re : Durée de vie des photons

    Wow, impressionnant le pourcentage d'absorption.

    Merci,

    Réponse complémentaire Pierick. Tout corps émet un rayonnement thermique qui dépend de la température. Le rayonnement des corps noir est quelque chose de bien connu et un corps noir est un corps idéal qui absorbe tous les rayonnement.
    Donc si tu étais totalement opaque, tu resterais visible avec une caméra infrarouge (un corps humain émet surtout dans cette gamme).
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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