Physique nucleaire à basse energie

[calculair]

Bonjour,

J'ai ouvert cette discussion avec un titre provocateur.

Suite a des discussions sur la fusion dite froide ou plus recemment sur les monopoles magnetiques, on est confronté à des resultats experimentaux difficilement explicables.

La prudence des interloccuteurs est de nier en general les faits ou de considerer qu'il y a des erreurs de mesures.

Je me suis permis de faire une hypothèse, dont je ne suis pas du tout sur de sa pertimence pour tenter d'expliquer un debut eventuellement possible de reaction nucleaire à basse energie

Je ne suis pas specialiste de mecanique quantique, et les raisonnements de la physique classique ont leur limite dans le cadre des interactions entre les particules elementaires. C'est pour cela que je reste prudent dans l'exposé qui suit, dont le but est de tenter de comprendre ce qui se passe dans certaines experiences.

Dans les expériences en question considérées comme douteuses de fusion froide, ou celles concernant les monopoles magnétiques, celles-ci se font en présence d'eau et dans un environnement ou les atomes d'hydrogènes ont perdu leur électron périphérique.

Ces expériences sont faites en présence de courant électrique, électrolyse ou décharge électrique violente.

Cela pourrait vouloir dire que le noyau des atomes d'hydrogène, ne sont plus protégés, (ou mal protégés) par la barrière coulombienne électronique. ( à cause des champs electriques presents dans ces experiences)

Alors la charge positive du proton, ou noyau d'hydrogène, peut attirer les électrons libres, ( ou quasi libre) de conduction.

Alors pourquoi une réaction du type Proton + électron ne donnerait il pas un neutron + neutrino.

Dans ces conditions et si le raisonnement est correct, il semble que l'on peut amorcer un processus de reaction nucleaire avec des energies modestes.

Maintenant j'espère que vous m'expliquerez là ou ça cloche......
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[mariposa]

Cela pourrait vouloir dire que le noyau des atomes d'hydrogène, ne sont plus protégés, (ou mal protégés) par la barrière coulombienne électronique. ( à cause des champs electriques presents dans ces experiences)

Alors la charge positive du proton, ou noyau d'hydrogène, peut attirer les électrons libres, ( ou quasi libre) de conduction.

Alors pourquoi une réaction du type Proton + électron ne donnerait il pas un neutron + neutrino.

Dans ces conditions et si le raisonnement est correct, il semble que l'on peut amorcer un processus de reaction nucleaire avec des energies modestes.

Maintenant j'espère que vous m'expliquerez là ou ça cloche......

Bonsoir,


L'explication est force simple.

Pour que la réaction p + e donne n + vu

Il faut une énergie minimum correspondant à la différence de masse entre neutrons et protons qui est de 1,3 MeV

Un électron fortement excité dans un matériau ne peut donner au grand maximum que 10 eV. L'interaction nucléaire lui est inaccessible et reste l'interaction électromagnétique qui lui permet d'être capturé par le proton.

[calculair]

Bonjour

J'ai recherché les masses des particules

Masse de l'électron au repos me 9,109389754 10-31kg
Masse du proton au repos mp 1,67262311 10-27kg
Masse du neutron au repos Mn 1,67495 10-27kg


Evidemment la masse du proton + la masse de l'electron, ça ne fait pas le compte.

Mais si un proton arrire un electron le travail des forces d'attraction est

E = 1/(4 pi e°) Q² /D à prendre entre trés loin et une distance de 10^-15m et cela fait sauf erreur de calcul les 1,44 MeV

Donc si je suit ton raisonnement c'est possible.....

A moins qu'il y ait un hic supplementaire ....

[Arapède]

Bonsoir calculair,

A moins qu'il y ait un hic supplementaire ....

Ce dont tu parles est la capture électronique, ce phénomène intervient avec un électron de la couche K.
On doit avoir pour les masses : M(Z) > M(Z-1) + EK/c^2, EK étant l'énergie de liaison de la couche K de l'atome produit ... il n'y en a pas pour le neutron !...

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonsoir calculair,



Ce dont tu parles est la capture électronique, ce phénomène intervient avec un électron de la couche K.
On doit avoir pour les masses : M(Z) > M(Z-1) + EK/c^2, EK étant l'énergie de liaison de la couche K de l'atome produit ... il n'y en a pas pour le neutron !...

Bonsoir,

Je n'ai pas tout compris...

Imaginon un atome He avec 2 protons et 2 neutrons qui a 2 electrons sur la couche K.

Un des 2 electrons tombe dans le noyau ( suite à une perturbation inconnue) Tu dis qu'il y a " capture electronique " et nous avons suite à cette reaction un atome hydrogène avec 1 proton + 3 neutrons je suppose et une masse m = Ek/C² qui je ne sais ou elle se trouve, mais qui doit être trés faible car l'energie de liaison de l'electron de la derniere couche de helium doit être une petite dizaine electron volt.


Je pense à priori que ce n'est pas ça que tu essayes de m'expliquer.

[curieuxdenature]

Bonjour Calculair

on peut imaginer ce qu'on veut, le fait est que ce genre de réaction n'est jamais observée.
Un électron quelconque sur son orbitale la plus basse a une probabilité non nulle de passer une partie de son temps à l'intérieur du noyau et la capture ne se fait qu'à certaines conditions, en particulier dans le cas d'un noyau susceptible d'y trouver son compte parce qu'il est déjà sur la liste des 'instables'.

Pour l'H ou le He on n'a pas ce cas de figure.

Sinon, en pratique la fusion thermonucléaire d'un atome de Deutérium + un de Tritium necessite une "température" d'au moins 35 keV pour être statistiquement viable, on peut sérieusement douter qu'une électrolyse quelconque produise des 'sursauts' de cette importance pour qu'on s'y interresse sur le plan théorique.
Le problème est là.

[Arapède]

Bonjour Calculair,

Il faut quand même que M(Z-1) existe, au moins pendant un certain temps pour être observable. Pour les isotopes de l'hydrogène, cela s'arrête au tritium, radioactif, émetteur beta-. Au delà, les noyaux formés seraient instables. Comme le dit Curieuxdenature, pour H et He on n'a pas ce cas de figure.

[calculair]

Bonjour,

Mon exemple n'est certainement pas trés bon.....

Dans le principe, c'est bien cela que tu m'as expliqué.

Sans prendre en compte le processus pour projeter un des electrons de la couche K de helium vers le noyau, en considerant la reaction imaginaire que j'ai ecrite , pourquoi est elle impossible ? pourquoi si l'atome d'hydrogène avec 1 proton et 3 neutrons est instable, cette configuration ejecterait le neutron sunumeraire pour avoir par exemple du tritum....

[mariposa]

Bonjour,

Mon exemple n'est certainement pas trés bon.....

Dans le principe, c'est bien cela que tu m'as expliqué.

Sans prendre en compte le processus pour projeter un des electrons de la couche K de helium vers le noyau, en considerant la reaction imaginaire que j'ai ecrite , pourquoi est elle impossible ? pourquoi si l'atome d'hydrogène avec 1 proton et 3 neutrons est instable, cette configuration ejecterait le neutron sunumeraire pour avoir par exemple du tritum....

Bonsoir,


C'est le résultat du principe de Pauli.

On peut pas mettre plus de 2 neutrons (avec spins opposés) dans le même état. si tu rajoutes un neutron supplémentaire celui-ci devra être dans un niveau d'énergie supérieure et le système devient instable car on diminue l'énergie de l'ensemble en éjectant le neutron on a:

P-N-N-N donne P-N-N + N = énergie cinétique du proton

[Micki2a]

Bonsoir. Je suis désolé de poster ici. Mais vu que c'est un sujet récent ayant un peu un rapport avec ma question. Je la pose ici:

Comment on fait pour lancer le neutron à une grande vitesse pour casser le noyau d'uranium dans une centrale nucléaire? Quel technique l'homme utilise t'il?

Merci d'avance

[mariposa]

Bonsoir,


C'est le résultat du principe de Pauli.

On peut pas mettre plus de 2 neutrons (avec spins opposés) dans le même état. si tu rajoutes un neutron supplémentaire celui-ci devra être dans un niveau d'énergie supérieure et le système devient instable car on diminue l'énergie de l'ensemble en éjectant le neutron on a:

P-N-N-N donne P-N-N + N = énergie cinétique du proton

Petit oubli:

En fait il reste une place libre sur le niveau proton et donc le système gagne de l'énergie si le neutron se transforme en proton. On a alors un noyau d'Hélium.

Soit:

P-N-N-N donne P-P-N-N

[Arapède]

Bonsoir,
Curieuxdenature l'a déjà expliqué, il faut que le noyau produit y trouve son compte. S'il est déjà "gavé" avec 2 neutrons, c'est le tritium qui cherche d'ailleurs à éliminer un neutron par émission beta-, alors il n'en accepte plus.
Mariposa en donne l'explication théorique. Quant à l'émission d'un neutron, c'est un phénomène très peu probable.

[calculair]

Bonjour,

Avec l'hydrogène, les possibilités de configuration du noyau sont limitées.

Si on s'interesse à l'oxygène. et si je veux injecter dans le noyau un electron, comment je peux m'y prendre ?

Je ne sait si il est possible de ioniser totalement l'atome d'oxygène, c''est à dire lui enlever tous ces electrons ?

[calculair]

Bonjour,

Avec l'hydrogène, les possibilités de configuration du noyau sont limitées.

Si on s'interesse à l'oxygène. et si je veux injecter dans le noyau un electron, comment je peux m'y prendre ?

Je ne sait si il est possible de ioniser totalement l'atome d'oxygène, c''est à dire lui enlever tous ces electrons ?

Il semble qu'avec un champ de 6000 V/m on arrache tous les electrons de l'oxygène, cela est il exact ????

[mariposa]

Il semble qu'avec un champ de 6000 V/m on arrache tous les electrons de l'oxygène, cela est il exact ????

Bonjour,

cela ne correspond même pas a 1 caresse.

[curieuxdenature]

Il semble qu'avec un champ de 6000 V/m on arrache tous les electrons de l'oxygène, cela est il exact ????

Bonjour

dans les tubes à rayons X on table sur 10 fois la tension appliquée aux électrodes pour obtenir le faisceau.
L'oxygène est totalement ionisée à 870 eV, c'est l'énergie d'extraction de l'électron le plus profond, mais je ne vois pas le rapport avec la possibilité que ces électrons puissent fusionner dans le noyau...

Il n'y a pas d'interaction forte entre le proton et l'électron.
Autrement dit ils ne se combinent pas pour former un neutron de cette façon. Si ce n'était pas le cas aucun atome n'existerait.

[calculair]

Bonjour

Entre même pas une caresse avec 6000V/m et 870 eV par ailleurs, je ne sais plus tres bien....

OK un champ electrique n'est pas une energie en eV, mais l'un peut être à l'origine de l'autre.
Curieuxdenature soulève un vrai problème de comprehension sur la stabilité de la matière.

Si je suis capable d'enlever tous les electrons d'un atome d'oxygène, alors tout electron pris dans le champ electrostatique du noyau va tomber à grande vitesse dans le noyau et aura une vitesse suffisante pour interagir avec un proton ou même peut être un neutron

Je pourrais d'ecrire un exercice que j'ai fait cet aprés midi la resolution de notre ani schrodinger sur un axe ( 1 dimension ) . c'est pas genial ni nouveau, mais c'est pour mieux comprendre.

J'ai peut être fait des erreurs, mais rien n'empêche d'avoir l'electron dans le noyau.

Evidemment ça ne me dit pas s'il reagit avec un proton ou un neutreon? mais peut être on peut m'eclairer sur les conditions d'une telle reaction.

[calculair]

Bonjour,

Peut être je perturbe certain d'entre vous, mais les prof ne m'ont pas tout dit, ou j'ai oublié certains points importants

Je crois que lorsqu'on resoud Schrodinger pour l'atome on considère l'energie de l'ectron comme nulle dans la position du noyau.

Je pense que je peux considerer comme nulle l'energie de l'electron trés loin du noyau.

En supposant que j'ai reussi a enlever tous les electrons de l'atome d'oxygène ( on me dit qu'avec moins 1KeV s'est possible voir message N°16)

L'electron est attiré par le champ electrostatique du noyau dont le diametre est evalue à 5 x 10^-15m

Alors cet electron s'il tombe sur le noyau ( en neglieant les forces de gravitation) son energie sera 1/( 4 pi e°) 8 e² / ( 5 x 10^-15)
= 1,65 MeV

Cette energie est je crois suffisante pour faire reagie un proton acec cet electron ( voir le 1° message de mariposa, qui semble bien maitriser la MQ).

[invitea774bcd7]

Où veux-tu en venir ?
Tu sais bien que ce que tu décris ne se passe pas, ça se saurait. Alors ?

[calculair]

Où veux-tu en venir ?
Tu sais bien que ce que tu décris ne se passe pas, ça se saurait. Alors ?

Tu as sans doute raison.... La physique nucleaire pourrait se faire sur un coin de table.
Mais:

Le "mais" vient du fait comme je l'ai fait remarqué dans mon tout premier message de cette discussion, qu'il y a de nombreux experimentateurs qui reussissent, peut être, à faire de la fusion froide, et personne semble considerer ces experiences comme serieuses, ou d'autres qui realisent des transmutations avec quelques kilovolts et quelques kilojoules sont considerés par les specialistes de ce forum comme des farfeulus.....

J'essaye de comprendre ou ce cache soit une solution possible pour que telles reactions soient possibles ou bien comprendre pourquoi cela est rigoureusement impossible.

Jusqu'a present personne n'a su me montrer que ces reactions nucleaires ne sont possibles que dans le rêve de certains experimentateurs.

Merci de m'aider à comprendre, si non j'aurais toujours un doute sans doute mal sain.......

[curieuxdenature]

Bonsoir Calculair

l'expérience qui consiste à éplucher un atome de tous ses électrons ne risque pas de donner le résultat que tu indiques.

S'il faut 860 eV pour ejecter l'électron le plus profond et bien quand il retombera à sa place il émettra cette même énergie et reprendra la place qu'il avait perdue.
Pour quelle raison inconnue de la physique devrait-il acquerir une énergie qui le ferait fusionner avec le proton ?
Sa place correspond au nombre quantique minimum possible, avec N=1 on ne peut pas trouver des N=0.1, la première 'couche' est appellée K, en dessous il n'y a rien.

D'ailleurs, et ceux qui travaillent dans les labos en rapport peuvent t'en parler, on utilise des électrons accélérés à des vitesses qui correspondent à des énergies extrêmes(plusieurs GeV) pour sonder l'intérieur du noyau et donc du proton, les résultats ne sont pas des créations de neutrons mais une mise en évidence de la structure complexe du proton.

Comme déjà précisé, il n'y a pas d'interaction forte entre le proton et l'électron, il rebondit dessus, peut lui transferer son énergie mais ne fusionne pas avec. Les interactions sont gravitationnelle, électromagnétique et électro-faible.

[curieuxdenature]

Jusqu'a present personne n'a su me montrer que ces reactions nucleaires ne sont possibles que dans le rêve de certains experimentateurs.

Merci de m'aider à comprendre, si non j'aurais toujours un doute sans doute mal sain.......

cela ne peut se comprendre qu'en possédant le bagage théorique adéquat. Je ne pense pas que le but du forum soit de faire des cours complets sur un sujet en particulier.
Cela reste à ta charge, il y a trop de choses à savoir et d'exercices à résoudre.

[calculair]

Bonjour Curieuxdenature,

Ton explication est plutot rassurante pour la physique que j'ai apprise.

Même en resolvant Schrondinger avec un modele à 1 dimension on trouve que l'electron se concentre en des positions particulières en fonction du nombre quantique n.

Mais pourquoi le nombre quantique 0 est interdit, c'est celui qui correspondrait dans mon modèle hypersimplifié avec l'electron dans le noyau...?et avec une energie, qui devrait être de l'ordre 1,6 MeV.

Je pinaille sans doute...mais ce n'est pas encore trés clair

[invitea774bcd7]

À une dimension, l'électron est forcément s. Sa probabilité de présence est maximale sur le proton quel que soit n…

[calculair]

bonjour
tu veux dire que je me suis planté ???

[calculair]

Bonjour,

Je vais reprendre mon calcul, et pour être sur que je n'ecris pas pendant trop longtemps des betites, je transcris ici mon calcul pas à pas, en esperant que des specialistres relèvent tout de suite les erreurs.......


La simplification conciste a resoudre l'equation de schrodinger à une dimension quand l'electron est attiré
par un proton.

h² /( 8 π²m ) Δψ + ( E - V ) ψ = 0

L'energie potentiel V(x) depend de la distance x entre le proton et l'electron. La force qui s'excerce est la force
electrostatique F = 1/( 4 πε°) 8e² /x² , le coefficient 8 est lié au fait que l'atome d'oxygène possède 8 protons

L'energie potentielle pour un electron venant de très loin est V(x) = 1/( 4 πε°) 8e² /x

L'equation de schrodinger devient

d²ψ /dx² + 8 π² m /h² ( E - 1/( 4 πε°) * 8 e² /x) ψ = 0

d²ψ /dx² + 16 π m /(h²ε°) ( e² /x) ψ = h² / ( 8 π² m ) E ψ

l'equation de schrodinger devient ici

d²ψ /dx² + 16 e² /( ε° π x) ψ = - ( 8 π² m / h² ) E ψ

il faut trouver une solution du type

ψ( x,) = A exp( i s x)


Quelqu'un me valide cela ?

[invitea774bcd7]

Les solutions sont les fonctions de Coulomb.
Je me suis alors trompé : les fonctions de Coulomb sont directement les « vraies » fonctions d'onde (et pas seulement les parties radiales comme dans le cas 3D). La probabilité de présence est alors nulle sur le noyau quel que soit n.
Encore une fois : à quoi cela sert-il ? Puisque ce modèle, trop simplifié, est clairement faux

[calculair]

Les solutions sont les fonctions de Coulomb.
Je me suis alors trompé : les fonctions de Coulomb sont directement les « vraies » fonctions d'onde (et pas seulement les parties radiales comme dans le cas 3D). La probabilité de présence est alors nulle sur le noyau quel que soit n.
Encore une fois : à quoi cela sert-il ? Puisque ce modèle, trop simplifié, est clairement faux

Bonjour,

Le modele a une dimension est certe trés simplifié, mais il devrait me donner une première idée de la realite quand l'electron est immobile au depart et attiré par le noyau.

Je crois que dans ma première resolution de l'equation je me suis trompé, mais je vais continuer le calcul si tu me dis qu'il n'y a pas encore d'erreur.........

[calculair]

Bonjour,

Tout a l'heure j'ai eté un peu trop rapide pour resoudre l'equation differentielle.

Là je suis sur un os.....

Celle-ci s'ecrit

Pour simplifier je suppose que E = 0
on pose que 16 e² /( ε° π ) = K²

d²ψ(x) / dx² + K²/x ψ(x) = 0

je ne sais pas la resoudre................

[invitea774bcd7]

http://mathworld.wolfram.com/CoulombWaveFunction.html