Si le photon avait une masse infime, quelle en serait les conséquences ?

[invitee6f0086a]

Bonjour à tous,

Déjà, avons-nous la certitude que le photon soit sans masse, ou est-ce un postulat de départ afin de conforter le ou les modèles.

En supposant que le photon puisse avoir une masse, cette masse serait actuellement indécelable avec les technologies actuelles, ce qui n’implique pas une masse = zéro.

Si le photon avait une masse infime, cela pourrait-il expliquer les déformations optiques des galaxies, actuellement attribuées à la matière noire ?

Cela expliquerait-il que la vitesse du photon puisse avoir une vitesse bien déterminée ?

Si le photon avait une masse, celui-ci aurait donc un temps propre. Faudrait-il remanier ou affiner la RG ?

D’autres modifications de notre connaissance de l’univers, bigbang, l’expansion… ?

Je sais bien que l’on n’aime pas trop les « si », mais si on ne peut pas affirmer que le photon soit sans masse, je crois que l’on peut imaginer une telle hypothèse.

Merci pour vos éventuelles réponses,
-----

[invite979fcc20]

je suis pas expert mais

si le photon a une masse alors il ne peut pas voyager à C. seule les particules seul masse peuvent atteindre la vitesse de la lumière.

[Deedee81]

Salut,

Si le photon avait une masse, celle-ci serait vraiment infime. Les conséquences seraient sans doute nulles ou presque. Du moins du point de vue expérimental, car si les effets étaient importants, cette masse, on la connaitrait depuis longtemps (ce sont ces éventuels effets qu'on utilise pour mesurer cette masse). Par contre, cela poserait pas mal de difficultés au niveau théorique (perte de ce que l'on appelle l'invariance de jauge).

La masse du photon serait, en particulier, totalement insuffisante pour expliquer la matière noire. On a eut un tel espoir avec le neutrino quand on a commencé à soupçonner qu'il avait une masse. Depuis, cela a été confirmé mais.... ça ne pourrait expliquer au mieux que 10% de la matière noire, probablement beaucoup moins (essentiellement, les mesures donnent des bornes supérieures à ces masses).

Dans wikiepdia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon ils donnent la masse maximale du photon. Pour comparer à la valeur donnée, le neutrino c'est au maximum 2,5 eV et l'électron 511000 eV. Le photon, c'est au mieux, 0,0... (19 zéros en tout) ...0005 eV Difficile de faire moins !!!

[Amanuensis]

Déjà, avons-nous la certitude que le photon soit sans masse, ou est-ce un postulat de départ afin de conforter le ou les modèles.

Ni l'un ni l'autre.

Si le photon avait une masse infime, cela pourrait-il expliquer les déformations optiques des galaxies, actuellement attribuées à la matière noire ?

Non

Cela expliquerait-il que la vitesse du photon puisse avoir une vitesse bien déterminée ?

Inversion de l'explication.

Si le photon avait une masse, celui-ci aurait donc un temps propre. Faudrait-il remanier ou affiner la RG ?

Non

D’autres modifications de notre connaissance de l’univers, bigbang, l’expansion… ?

Oui: changement de modèle pour l'interaction électromagnétique, l'électro-faible et sûrement d'autres aspects.

Je sais bien que l’on n’aime pas trop les « si », mais si on ne peut pas affirmer que le photon soit sans masse, je crois que l’on peut imaginer une telle hypothèse.

Quelle explication autre proposeriez-vous à ce que des physiciens expérimentaux se cassent la tête à trouver des bornes supérieures toujours plus petites à la masse du photon?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Il ne serait pas nécessaire de remanier la RR parce que le principe de la relativité suffit pour démontrer l'existence d'une borne supérieure a la vitesse admissible de toute masse ( photons y compris donc) dans tout référentiel inertiel qui est celle d'hypothétiques particules de masse nulle ( si on découvrait un jour que le photon ai réellement une masse) . La masse du photon était d'ailleurs une des pistes privilégiée lors de l'affaire des neutrinos supraluminiques de l'expérience Opéra.

[invite1a73c863]

Bonjour,

le principe de la relativité suffit pour démontrer l'existence d'une borne supérieure a la vitesse admissible de toute masse ( photons y compris donc)

dans tout référentiel inertiel

Pourquoi cette précision? Est-ce une limitation de la limite?

qui est celle d'hypothétiques particules de masse nulle ( si on découvrait un jour que le photon ai réellement une masse)

Comment ( à dire mieux quand, car la question traite de "un jour") attribuer une masse à une particule dont la particularité est d'habiter à une adresse figée de l'espace-temps? La masse ne correspond-t' elle pas par définition à un changement de cette adresse?

Merci. Très cordialement.

[Amanuensis]

Il ne serait pas nécessaire de remanier la RR parce que le principe de la relativité suffit pour démontrer l'existence d'une borne supérieure a la vitesse admissible de toute masse ( photons y compris donc) dans tout référentiel inertiel

Faux. Le principe de relativité est vérifié pour la mécanique par l'espace-temps de Galilée, et il n'y a pas de borne supérieure à une vitesse dans modèle.

Le point est surtout que la RR a une limite maximale à la vitesse d'une ligne d'Univers, et ce indépendamment de l'électromagnétisme, c'est à dire indépendamment de la vitesse des photons, ou de la vitesse de la lumière dans le vide. "c", la limite, ne devrait pas être appelée "vitesse de la lumière", c'est conceptuellement incorrect mais l'Histoire est ce qu'elle est.

[Zefram Cochrane]

Sauf que le principe de relativité n'est pas vérifié pour la, force de Lorentz en mécanique classique.
http://www.relativite.info/Une_derivation_de_plus.pdf

[Deedee81]

Salut,

Sauf que le principe de relativité n'est pas vérifié pour la, force de Lorentz en mécanique classique.

Je n'ai pas lu l'article (trop long), mais c'est faux. La loi de Lorentz est bel et bien invariante sous les transformations de Lorentz (pas les valeurs numériques des composantes, évidemment), ce qui est flagrant quand on l'écrit sous forme quadrivectorielle. Et c'est bien ça qu'exprime le principe de relativité (que les lois soient invariantes lors d'un changement de repères ..... sous les transformations appropriées (*)).

(*) C'est peut-être ça que tu voulais dire ? La théorie électromagnétique était "relativiste avant l'heure" et a joué un rôle important dans la genèse de la relativité. Mais le principe de relativité ne précise pas quelles transformations doivent être utilisées. Ca ne peut donc pas être utilisé comme une objection.

[Zefram Cochrane]

Non,
J'ai dit qu'en mécanique classique, la force de Lorentz ne vérifie pas le principe de la relativité.
D'où la démonstration de Jean-marc Levy Leblond sur la base des propriétés des référentiels équivalents ( l'article en PJ), qui débouchent sur les TL et qui impose l'existence d'une vitesse limite correspondant à la vitesse de propagation de particules de masse nulles; vitesse limite qu'on identifie comme étant la vitesse de la lumière.

Cela montre bien que si les photons avaient une masse, la relativité restreinte ne saurait être remise en cause pour autant.

Cordialement,
Zefram

[Amanuensis]

Sauf que le principe de relativité n'est pas vérifié pour la, force de Lorentz en mécanique classique.

J'avais précisé "mécanique", pour exclure l'électromagnétisme.

Je suis bien d'accord que l'électromagnétisme tel que modélisée après Maxwell n'est pas compatible avec l'espace-temps galiléen.

La vitesse limite (et l'espace-temps de Minkowski) ne vient pas du principe de relativité en lui-même, comme le message #5 l'indique, mais de l'application du principe de relativité à l'électromagnétisme tel que modélisée après Maxwell. Ce qui a été fait sans changer le principe, mais en changeant le modèle d'espace-temps.

[Deedee81]

J'ai dit qu'en mécanique classique

Saperlipopette, le mot "classique" m'avait échappé Désolé.

[albanxiii]

Bonjour,

http://www.imnc.univ-paris7.fr/alain.../TCC98.Ex1.pdf Exercice VII. Apocalypse now, le corrigé est dispo à la suite.

@+

[Deedee81]

A ça, c'est excellent, juste ce qu'il fallait. Je te remercie.

[invitee6f0086a]

Dans wikiepdia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon ils donnent la masse maximale du photon. Pour comparer à la valeur donnée, le neutrino c'est au maximum 2,5 eV et l'électron 511000 eV. Le photon, c'est au mieux, 0,0... (19 zéros en tout) ...0005 eV Difficile de faire moins !!!

Il y a quelque chose que je n’ai pas bien comprit.

Que se soit une masse de 1 ou de 10^-19, il faut toujours une énergie infinie pour se déplacer à c.

Mais si effectivement le photon = zéro de cher zéro, alors ok !

[Gilgamesh]

Il y a quelque chose que je n’ai pas bien comprit.

Que se soit une masse de 1 ou de 10^-19, il faut toujours une énergie infinie pour se déplacer à c.

Mais si effectivement le photon = zéro de cher zéro, alors ok !

Si la masse du photon est m>0 alors sa vitesse sera de c-epsilon<c, c'est tout.

[invitee6f0086a]

Si la masse du photon est m>0 alors sa vitesse sera de c-epsilon<c, c'est tout.

Voilà qui est de moins en moins claire pour moi.

Normalement on a établit la mesure de 299 792 458 m/s par l’expérimentation, en mesurant le parcourt d’un faisceau lumineux et donc de photons.

Si il est dit que c=299 792 458 m/s, alors un photon va a c et non pas un poil en dessous si m>0.

Je n’affirme rien bien évidement, j’essaye de comprendre !

[invite48da8aab]

Salut,

Si justement, c est atteinte pour un corps sans masse ( c est la vitesse max)

Donc si un corps a une masse il lui fajt plus d'energie pour atteidre une meme vitesse que sans masse.
L energie etant infinie tu ne peux pas aller au delà

Cdt,
Ful

[JPL]

Si il est dit que c=299 792 458 m/s, alors un photon va a c et non pas un poil en dessous si m>0.

Je n’affirme rien bien évidement, j’essaye de comprendre !

Tu as compris à une nuance près : la seule chose qu'on peut dire c'est que la vitesse de la lumière dans le vide est 299 792 458 m/s. Cela correspond bien à c si la masse du photon est nulle. Mais si elle n'est pas nulle sa masse maximum possible d'après les mesures est tellement faible que je pense que la différence avec c serait tellement infime qu'elle échapperait à la précision des mesures. Regarde le cas des neutrinos qui ont une masse avérée mais très faible : on admet que dans les conditions pratiques de mesure ils vont à la vitesse de la lumière, ce qui n'est pas vrai sur le plan théorique mais c'est une approximation totalement négligeable.

Juste un petit détail annexe : quelle que soit la précision à venir des mesures la lumière aura toujours une vitesse de 299 792 458 m/s par définition. Si des mesures à venir donnaient une valeur un peu différente... c'est simplement la longueur du mètre qui varierait un peu pour s'ajuster à cette définition.

[invitee6f0086a]

Tu as compris à une nuance près : la seule chose qu'on peut dire c'est que la vitesse de la lumière dans le vide est 299 792 458 m/s. Cela correspond bien à c si la masse du photon est nulle. Mais si elle n'est pas nulle sa masse maximum possible d'après les mesures est tellement faible que je pense que la différence avec c serait tellement infime qu'elle échapperait à la précision des mesures. Regarde le cas des neutrinos qui ont une masse avérée mais très faible : on admet que dans les conditions pratiques de mesure ils vont à la vitesse de la lumière, ce qui n'est pas vrai sur le plan théorique mais c'est une approximation totalement négligeable.

Juste un petit détail annexe : quelle que soit la précision à venir des mesures la lumière aura toujours une vitesse de 299 792 458 m/s par définition. Si des mesures à venir donnaient une valeur un peu différente... c'est simplement la longueur du mètre qui varierait un peu pour s'ajuster à cette définition.

Compris, merci !

Mais alors, si on peut hypothéquer une masse > 0, bien que méga méga petite, pourquoi le photon , avec tout de même une masse, ne peut-il pas avoir de temps propre ?

[Zefram Cochrane]

Si le photon avait une masse très faible, il aurait forcément un temps propre de la même façon que les neutrinos en ont un.
Il me semble qu'on dispose d'un résultat THEORIQUE sur la valeur max de la masse du photon. Peut on me dire à quelle valeur de température elle correspond?

Cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

Il y a quelque chose que je n’ai pas bien comprit.

Que se soit une masse de 1 ou de 10^-19, il faut toujours une énergie infinie pour se déplacer à c.

Mais si effectivement le photon = zéro de cher zéro, alors ok !

Oui, c'est ça. S'il a bien une masse nulle, alors sa vitesse est exactement la vitesse limite c.

Par contre si sa masse est non nulle, alors sa vitesse est inférieure à c. Mais c'est impossible à vérifier. Même avec un chouillat d'énergie, par exemple un millième d'électron-volt (au pif sans vérifier, dans les ondes radios), on obtient une vitesse tellement proche de c que l'écart serait impossible à mesurer. On a même déjà cette situation avec les neutrinos. Vu leur masse minuscule et vu leur énergie (non négligeable sinon.... on ne sait même pas les détecter ! Idem pour les photons d'ailleurs, avec trop peu d'énergie on ne les "voit" plus) ils ont toujours une vitesse extrêmement proche de c. Tellement proche, d'ailleurs, qu'une minuscule erreur technique a laissé croire un moment qu'ils allaient plus vite que c (expérience Opéra, que dis-je, la saga Opéra).

[invite60be3959]

Si le photon avait une masse très faible, il aurait forcément un temps propre de la même façon que les neutrinos en ont un.
Il me semble qu'on dispose d'un résultat THEORIQUE sur la valeur max de la masse du photon. Peut on me dire à quelle valeur de température elle correspond?

Cordialement,
Zefram

Bonjour,

Qu'est-ce-qui t'intéresse dans la température ?

[Deedee81]

Salut,

Qu'est-ce-qui t'intéresse dans la température ?

Merci Vaincent. La question de Zefram m'avait échappé.

La température est liée à l'énergie et pas à la masse du photon (et l'énergie propre, mc², ne serait qu'une infime fraction). Si on imaginait qu'un photon ayant la masse minimale donnée les mesures, cela correspondrait une température infinitésimale. Je n'ai pas fait le calcul, mais ce n'est pas difficile (à un petit facteur près, c'est environ 10^-19 eV / kB (constante de Boltzmann, dans les unités appropriées).
(en toute rigueur ce serait même 0K car c'est l'énergie cinétique qui compte. La température ci-dessus serait plutôt celle donnant l'énergie thermique égale à l'énergie minimale des photons et donc à leur création).

[invitee6f0086a]

Si le photon avait une masse très faible, il aurait forcément un temps propre de la même façon que les neutrinos en ont un.

Si un jour on découvre que le photon à une masse, et donc un temps propre, cela expliquerait-il sa vitesse (comme une « vulgaire » particule) ? Ca devrait chambouler pas mal de choses ?

[invitef5c49257]

oups message obsolète... désolé

[philname]

Si un jour on découvre que le photon à une masse, et donc un temps propre, cela expliquerait-il sa vitesse (comme une « vulgaire » particule) ? Ca devrait chambouler pas mal de choses ?

Déjà imaginons que le photon n'est pas de masse, conceptuellement (j'avais déjà créer un topic il y a plusieurs années sur ce sujet), le temps propre du photon dans son référentiel serait "nul" (d'après la formule de relativité ) , c'est à dire que sa naissance et mort toujours de son point de vue serait en quelque sorte "superposés"?

J’essaie de faire fonctionner mon intuition, et je me dis, qu'est que la vitesse de la lumière, et pourquoi est-elle fixe avec sa constante et avec limite infranchissable pour une autre particule ? Qu'est ce qui dans l'univers pourrait fixer la vitesse de la lumière à 299 792 458 m/s ? Pour atteindre la vitesse de la lumière faut-il réellement une masse infinie ?

Serait-ce possible que le photon ait une masse vraiment infime, qui elle fixe indirectement la constante de la lumière à 299 792 458 m/s ? Car lorsque la masse tend vers 0, l'énergie nécessaire à faire propager un supposé photon tendra aussi vers 0. Oui une sorte de masse de "Planck". Avec une masse de photon si infime soit-elle, pourrait-on encore dire qu'il faudrait une énergie infinie pour atteindre 299 792 458 m/s ? Avec ce raisonnement on obtiendrait une autre constante d'énergie pour propulser un photon à sa vitesse maximale en fonction de cette masse de Planck.

Lorsque je me dis que le photon n'a pas de masse, et donc n'a nul besoin d'énergie pour pour aller à C, je me pose la question, qu'est ce qui fixe réellement C ? Car dans un tel raisonnement "sans masse" , pourquoi le photon s'arrêterait-il à C pour ne pas aller vers une vitesse infinie ?

Encore un autre raisonnement que je ne comprends pas :
On recherche des particules qui vont plus vite que C, sans comprendre réellement la nature d'un photon.
Deplus en relativité on a tendance à dire que C est une limite infranchissable, car celà briserait la notion de cause à effet.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Qu'est-ce-qui t'intéresse dans la température ?

Bonjour,
Si j'ai capté quelque chose à l'exercice Apocalypse Now du lien d'Albanxiii,
les bosons W et Z ont acquis une masse lorsque la température de l'univers a baissé en deça d'un certain seuil et l'exercice consiste à partir de l'hypothèse que le même phénomène se produit pour le photon avec la température actuelle (CMB?) de 3°K et que seul les photon ayant une fréquence de 70Ghz continuaient à agir comme médiateur de la force électromagnétique (filtre passe haut) (sont ils dénués de masse?)

D'où ma question.
Je n'est pas fait de recherche mais 10E-19 eV/Kb cela correspond à quelle température en°K ? (question de feignant : quelle masse équivalente?)

Pour répondre à Daniel 100. En tout rigueur comme le dit Deedee c'est 0°K mais n'est ce pas lié justement à la masse nulle du photon?

En tout cas, si un jour il s'avérait que le photon aie une masse infinitésimale mais pas nulle, cela pourrait avoir une influence du fait de son rôle de médiateur d'interaction contrairement aux neutrinos. Mais du point de vue de la relativité restreinte cela ne changerait pas grand chose du fait de son énergie proche de la vitesse de la lumière.

Pour le reste par contre je laisse la parole aux spécialistes.
Cordialement,
Zefram

[Gilgamesh]

Bonjour,
Si j'ai capté quelque chose à l'exercice Apocalypse Now du lien d'Albanxiii,
les bosons W et Z ont acquis une masse lorsque la température de l'univers a baissé en deça d'un certain seuil et l'exercice consiste à partir de l'hypothèse que le même phénomène se produit pour le photon avec la température actuelle (CMB?) de 3°K et que seul les photon ayant une fréquence de 70Ghz continuaient à agir comme médiateur de la force électromagnétique (filtre passe haut) (sont ils dénués de masse?)

3K (on ne parle pas de degrés Kelvin, mais simplement de Kelvin).

Le découplage matière rayonnement auquel tu fais allusion (et qui incidemment a eu lieu vers T ~ 3000K et non 3K) n'a aucun rapport avec la transition électrofaible, qui lui est bien antérieure (10^-11 s, T~10¹⁵K ou 100 GeV) et qui a eu pour effet la séparation de l'interaction électrofaible en en interaction faible et électromagnétique. Et sinon, cette histoire de filtre de fréquence pour transmettre l'interaction, je ne sais pas d'où ça vient mais ça n'a rien à faire là.

[Zefram Cochrane]

Salut,
j'ai peut être mal compris l'exercice du lien d'Albanxiii. Je suis disposé à entrer dans les détails.

Cordialement,
Zefram