Particules tournant autour de l'électron

[invite4f2f54d5]

Bonsoir à tous,
Je crois savoir que les électrons tournent autour du noyau (lui-même composé de protons et de neutrons) mais y a-t-il des particules qui tournent autour de l'électron, et si oui lesquelles?

Merci d'avance
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[invite8ef897e4]

Bonsoir

Je crois savoir que les électrons tournent autour du noyau (lui-même composé de protons et de neutrons) mais y a-t-il des particules qui tournent autour de l'électron, et si oui lesquelles?

C'est une vision semi-classique du nuage quantique d'electrons autour du noyau. Ces electrons forment un etat lie avec le noyau, en l'occurence l'atome.

L'electron est tres leger. Il n'existe pas de particule chargee positivement suffisamment legere pour former un etat lie electromagnetiquement avec l'electron "au centre", mis a part le positon (electron positif) qui peut former un etat lie (instable) que l'on nomme positronium, le positon et l'electron possedant la meme masse.

Mais il n'existe, dans les theories standards, aucune particule liee a l'electron atomique. Et je en crois pas qu'il existe de theorie serieuse soutenant l'existence de tels etats lies.

[zoup1]

Non, il n'y a a priori rien qui tourne autour des électrons...

ou plutot ; les électrons ne tournent pas non plus autours du noyau. La représentation des électrons qui tournent autour du noyau est une vision ancienne (qui date du début du 20ème siècle; http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Bohr ). Ce modèle n'a pas permis de faire beaucoup d'avancées et il a fallu attendre le milieu du 20ème siecle et la mécanique quantique pour avoir une représentation plus correcte (et moins parlante) des électons dans l'atome ou dans les molécules.

[invite4f2f54d5]

Merci à Humanino et Zoup1.
ça n'arrange pas trop mes affaires...
Pourriez-vous me dire succinctement quelles sont les particules qui "tournent" ou gravitent les unes autour des autres (même si le terme n'est pas approprié ou relève d'une vision un peu ancienne) ?

Merci d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

Merci à Humanino et Zoup1.
ça n'arrange pas trop mes affaires...
Pourriez-vous me dire succinctement quelles sont les particules qui "tournent" ou gravitent les unes autour des autres (même si le terme n'est pas approprié ou relève d'une vision un peu ancienne) ?

Merci d'avance

bonjour

si on exclut les particules élémentaires instables il ne reste que les protons (associés dans le noyau avec un nombre de neutrons qui ne rende pas le collage trop instable) et les electrons. C'est ce qui forme la quasi totalité des atomes connu, de l'hydrogène à l'élement 114.

Mais il faut insister sur le terme "tourner", il n'y a pas d'équivalent planétaire dans ces mouvements. Ce sont les forces electromagnétiques qui lient ces ensembles et ils se comportent d'une façon qui n'a pas d'équivalent connu à notre échelle.

Si j'ai bien saisi le mécanisme, on pourrait dire que les electrons "tombent" sur le noyau sans jamais le rencontrer, de fait au moment où il le dépasse son impulsion le fait continuer un petit moment puis il "retombe" de nouveau, inlassablement. D'où l'expression "nuage" plutôt qu'orbite.
On parle aussi "d'orbitale" pour faire la distinction d'avec le terme "orbite" parce que vu de loin le nuage a tout de même des formes globalement sphérico-élliptiques si je peux me permettre ce terme évocateur.

[invite4f2f54d5]

bonjour
si on exclut les particules élémentaires instables il ne reste que les protons (associés dans le noyau avec un nombre de neutrons qui ne rende pas le collage trop instable) et les electrons.

Merci curieux, mais je n'ai pas bien compris, es-tu en train de dire que les protons et les neutrons "tournent" (avec toutes les réserves associées à ce mot) les uns autour des autres ?
Par ailleurs, je pensais que ce modèle de "rotation" (idem) était très répandu en physique des particules, quid des ions, des positons, des quwarks, et

Ramsis

[Deedee81]

Salut,

Merci curieux, mais je n'ai pas bien compris, es-tu en train de dire que les protons et les neutrons "tournent" (avec toutes les réserves associées à ce mot) les uns autour des autres ?

On peut voir ça comme ça.

Ceci dit il y a plusieurs modèles du noyau. C'est un machin fort compliqué.

Par ailleurs, je pensais que ce modèle de "rotation" (idem) était très répandu en physique des particules, quid des ions, des positons, des quwarks, et

En fait tu parles du spin (ou plus généralement du moment angulaire).

Oui, c'est quelque chose de répandu mais ce n'est pas un modèle. C'est juste une propriété des particules (comme tu dirais "l'électron a une charge électrique", tu peux dire "l'électron a un spin"). Et l'électron autour d'un atome a aussi un tel moment angulaire.

Maintenant, rapprocher ça des rotations est compliqué. Compliqué car en physique quantique rien n'est comme dans la vie de tous les jours. La position et la vitesse des particules n'est pas déterminée de manière univoque. Comment parler, alors, de rotation au sens habituel quand la position de l'objet n'est même pas précise ???!!!

Pour avoir une idée de la difficulté :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_quantique_de_spin
(curieux il n'y a pas d'article séparé pour l'étude des représentations du groupe de rotation)

Je ne te demande pas de comprendre l'article (quoi que si c'est le cas, tant mieux ) mais simplement d'y jeter un oeil pour voir combien le concept de "rotation" en physique quantique est à cent mille années lumières du concept de "rotation" dans la vie de tous les jours.

Ceci dit la physique quantique est un domaine incroyablement passionant. Mais il est tellement vaste, complexe et exotique qu'il vaut mieux commencer par le début. Ici tu as :http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_quantique mais je trouve ça trop dense et trop compliqué pour un début (et il manque les approches historiques détaillées et didactiques). Par contre à la fin de la page il y a pas mal de liens (dans la bibliographie). Tu y trouveras miles bonheurs

[curieuxdenature]

Merci curieux, mais je n'ai pas bien compris, es-tu en train de dire que les protons et les neutrons "tournent" (avec toutes les réserves associées à ce mot) les uns autour des autres ?
Par ailleurs, je pensais que ce modèle de "rotation" (idem) était très répandu en physique des particules, quid des ions, des positons, des quwarks, et

Ramsis

Salut

j'ai eu le réflexe d'aborder ce sujet mais j'ai eu un doute donc je me suis abstenu.
Tu as sauté dessus et deedee81 a répondu.
Pour en remettre une couche, il y a une certaine équivalence entre le comportement de l'électron autour du noyau et celui du neutron autour du proton. Et là vois-tu on peut employer le terme "autour" mais si on disait "alentour" ce serait plus correct. Bref, c'est si complexe que la vulgarisation à ce niveau a de la bile à se faire pour ne pas induire en erreur le lecteur non specialiste.

Pour ce qui est de parler de "rotations" je peux te dire que j'ai dans ma biblio des vieux bouquins de sciences scolaires et l'auteur insiste sur la notion de comparaison très grossière avec le modèle planétaire, l'un date de 1956, on ne donc pas dire que c'est de la lecture récente. En physique il faut être très attentif aux termes employés, une phrase mal perçue est aussi dévastatrice qu'une formule mal écrite.

[invite8ef897e4]

Par ailleurs, je pensais que ce modèle de "rotation" (idem) était très répandu en physique des particules, quid [...] des quwarks

S'il est possible de donner un sens rigoureux aux concepts discutes ici pour les electrons autours des noyaux par exemple, je suppose en revanche que tres peu de gens sont au courant qu'il est possible de faire ce genre de choses pour les quarks, y compris les quarks legers (ultra-relativistes). Les techniques necessaires pour prouver que cela est possible n'ont ete developpees que dans la derniere decennie, et n'ont certainement pas fait leur chemin jusqu'au manuel de reference. Ces techniques sont encore sujettes a exploration pour savoir si elles sont purement academiques ou peuvent nous permettre d'apprendre quelque chose de pertinent sur les structures hadroniques. A priori, c'est juste une question de temps. Mais il n'est jamais exclu que nous fassions fausse route.

Unraveling hadron structure with generalized parton distributions

[invite4f2f54d5]

Pour ce qui est de parler de "rotations" je peux te dire que j'ai dans ma biblio des vieux bouquins de sciences scolaires et l'auteur insiste sur la notion de comparaison très grossière avec le modèle planétaire, l'un date de 1956, on ne donc pas dire que c'est de la lecture récente. En physique il faut être très attentif aux termes employés, une phrase mal perçue est aussi dévastatrice qu'une formule mal écrite.

attendez, les gars, je ne suis pas si vieux!
j'étais dans le seondaire vers la fin des années 70 et je peux vous dire que le prof de physique a à peine eu le temps d'aborder la "theorie des quanta", et que pour le reste, il me semble bien qu'il nous affirmait mordicus que les électrons TOURNENT autour du noyau.
En tout cas, merci à tous ceux qui m'ont répondu, je commence à entrevoir l'étendue abyssale de mon ignorance (largement partagée en dehors de la communauté des physiciens il me semble)

[Deedee81]

Salut,

attendez, les gars, je ne suis pas si vieux!

C'est pas une question d'âge

j'étais dans le seondaire vers la fin des années 70 et je peux vous dire que le prof de physique a à peine eu le temps d'aborder la "theorie des quanta", et que pour le reste, il me semble bien qu'il nous affirmait mordicus que les électrons TOURNENT autour du noyau.

Ouais, bon, mais il voulait sans doute éviter les complications et bien signifier que les électrons sont autour de l'atome (modèle "solaire" de Rutherford) et non au centre (modèle du cake au raisins de Thomson). Le modèle de Rutherford a eut un grand impact historique, surtout par son aspect "construction expérimentale soignée".

Ca me rappelle mon cours de chimie physique en première année en Polytech. Le prof passe un cours entier à nous expliquer le modèle de Bohr (formulation quantitative du modèle solaire de Rutherford), les calculs, les conséquences,.... et à la fin il nous dit : ce modèle est faux Réflexion de certains étudiants : "pouquoi on a dû se taper tout ça si c'est faux ?" Ben, un modèle historique, approximatif et pédagogique est toujours intéressant et je me demande comment ils auraient réagit si on leur avait jeté directement les espaces de Hilbert au nez Mais va t'en expliquer ça à des étudiants qui ne s'intéressent pas à la physique mais qui veulent surtout avoir moins de matière à étudier

[philou21]

... Mais va t'en expliquer ça à des étudiants qui ne s'intéressent pas à la physique mais qui veulent surtout avoir moins de matière à étudier

Ah, c'était déjà comme ça à ton époque ?

[Deedee81]

Ah, c'était déjà comme ça à ton époque ?

Hé oui.....

Tiens j'ai lu (dans PLS, dans le bloc note, donc sur le ton de l'humour) que les génies sont souvent paresseux car c'est cette paresse qui les a poussé à chercher des simplifications et des raccourcis et qui leur a fait découvrir ce qu'un acharné du détail n'aurait jamais pu trouver.

Je comprend pas, je devrais déjà avoir le Nobel

[philou21]

Je parlais plutôt du désintérêt...

Je suis toujours surpris du désintérêt pour les sciences que montrent certains étudiants en ...sciences.

[curieuxdenature]

Je comprend pas, je devrais déjà avoir le Nobel

je crois que je vais postuler aussi alors, j'ai toutes les chances.
Sérieusement, à l'école les profs sont bien obligés de faire au plus court avec ces notions, ce que j'en disais pour l'ancienneté de l'avertissement n'était là que pour montrer que ce n'est pas la science qui est en retard dans les mécanismes de l'atome mais c'est plutot la faute à la vulgarisation issue de journalistes qui ont surtout appris à lire un peu trop vite... En ne lisant qu'une phrase sur deux on arrive malgré tout à saisir l'ensemble d'un chapitre, mais quand vient le temps d'expliquer en détails on comprend mieux les lacunes où chacun de nous s'est bercé d'illusions.
Et puis un beau jour on atterrit sur un forum comme FS et là on tombe de sa chaise, réveillé pour le compte.

[Deedee81]

Je suis toujours surpris du désintérêt pour les sciences que montrent certains étudiants en ...sciences.

En Polytech, ça peut se comprendre (un peu). Certains étaient là, par exemple, pour faire de l'architecture. Alors, le modèle de Bohr, ils s'en foutaient un peu comme de leur dernière chemise. Moi je visais l'électricité et l'automatique, alors la physique, moi, j'aimais bien, forcément Par contre, les calculs de résistance des ponts ou le flambage des poteaux, c'était pas trop mon truc (RDM est le seul cours scientifique où j'ai eut une mauvaise note).

Par contre, on avait certainement une bonne moitié de math (surtout les deux premières années). Alors quand il y en avait qui me disaient "je suis mauvais en math et je n'aime pas les math", je me disais "idiot, maso ou .... courageux ?"

Mais des cours d'ingénieur ça reste de toute façon fort pragmatique. Je dois être le seul ou un des rares à avoir aimé le cours de MQ

[stefjm]

Je parlais plutôt du désintérêt...

Je suis toujours surpris du désintérêt pour les sciences que montrent certains étudiants en ...sciences.

HS :
Actuellement, en France, c'est pas trop dur à expliquer :
La voie S (ex C,D,E) est la voie royale qui permet de tout faire.
Ce qui est un peu bête, c'est que le tout en question ne signifie pas forcément scientifique!
Ajoutez la massification et la réussite systématique de tout le monde...

Il y a donc en S des non scientifiques qui ne sont pas ici pour les sciences.

[invite8ef897e4]

Re-bonjour

Mais des cours d'ingénieur ça reste de toute façon fort pragmatique. Je dois être le seul ou un des rares à avoir aimé le cours de MQ

je suis assez surpris, et aurais peut-etre tendance a imaginer que le prof n'a pas reussi a interesser les gens. J'ai eu des cours dont vraiment je savais qu'il me seraient inutiles mais qui ont ete presentes de maniere plaisante.

un modèle historique, approximatif et pédagogique est toujours intéressant et je me demande comment ils auraient réagit si on leur avait jeté directement les espaces de Hilbert au nez

Tout est dit a cet endroit.

Encore une fois, l'idee que "l'electron tourne autour du noyau" n'est pas si fausse dans la mesure ou l'on peut donner un sens rigoureux a l'analogie en terme de distributions de Wigner dans l'espace de phase. Cela n'est pas contradictoire avec les principes fondamentaux de la MQ. C'est une premiere etape, et la comprehension des etapes suivantes souleve suffisamment de difficultes conceptuelles. La mecanique quantique constitue tout de meme une revolution epistemologique majeure. Construire un modele mecanique puis expliquer les raisons pour lesquelles il est faux n'est certainement pas une perte de temps.

[Deedee81]

je suis assez surpris, et aurais peut-etre tendance a imaginer que le prof n'a pas reussi a interesser les gens. J'ai eu des cours dont vraiment je savais qu'il me seraient inutiles mais qui ont ete presentes de maniere plaisante.

Je suis d'accord avec toi.

Ce cours (très court, sans jeu de mot), c'était une demi-page de notations and cie, puis l'équation de Schrödinger, puis l'analyse détaillée de la solution de l'hydrogène. Quasi que du calcul donc très rébarbatif.

Ensuite, plus intéressant, venait l'application à un potentiel périodique (usage dans les propriétés électroniques des critaux) et blablabla jusqu'aux bandes, etc... (et l'année suivante on attaquait les semi-conducteurs et l'électronique).

Mais la première partie était plutôt du genre à échauder. Franchement, à quoi peut servir de faire ce calcul complet pour l'hydrogène avec ses Bessel et autres Laguerre ? Il aurait mieux valu juste les grandes lignes et des explications plus verbeuses et plus proches de l'expérimental.

Ca m'aurait plût tout autant et ça aurait plût à bien d'autres.

[invite4f2f54d5]

Bon, je retiens :
- que l'électron est "quelque part" autour du noyau et le neutron est "quelque part" autour du proton
- que ce n'est pas une rotation mais un mouvement beaucoup plus complexe qui ne peut pas être expliqué simplement (sauf peut-être l'image du ballon qui rebondit peu avant d'arriver à la surface)
- que la comparaison système solaire dans l'infiniment grand / atomes dans l'infiniment petit, n'a pas vraiment lieu d'être

Merci encore à tous en tout cas, je me sens (un tout petit peu) moins ignorant

[curieuxdenature]

Bon, je retiens :
-(sauf peut-être l'image du ballon qui rebondit peu avant d'arriver à la surface)

Merci encore à tous en tout cas, je me sens (un tout petit peu) moins ignorant

Juste une petite précision, je me souviens que dans un fil sur ce sujet j'avais évoqué cette image (sauts de puces), mais on m'a répliqué que ce n'était pas non plus une bonne analogie.
Au lieu d'un rebond à la surface du noyau, il était préférable de dire qu'il passait comme au travers, donc quasiment sans le voir.
A préciser si toutefois j'ai bien saisi la remarque...