Bonjour
J'ai une petite question qui me turlupine depuis longtemps et comme j'ai du temps, j'en profite pour la poser :
Tous les photons sont bien un assemblage d'une particule de matière et d'une particule d'anti-matière ?
Si oui, comment un noyau excité par une désintégration bêta peut-il en émettre ? Le noyau produit-il de la matière et de l'anti-matière quand il a un trop plein d'énergie ?
Merci de votre réponse
Bonjour,
Non, pas vraiment. La transition "électron + anti-électron --> 2 photons" peut bien avoir lieu, mais cela ne veut pas dire que les photons sont composés d'un électron et d'un anti-électron.Envoyé par titite intéressée
Plutôt que de voir les photons comme des petits corpuscules, il est préférable de les voir comme des excitations de quelque chose.
Une analogie qui permet d'appréhender un peu la nature de ces transitions, c'est d'imaginer une petite boule qui roule sur un plateau en bois où il y a des trous. Lorsque la petite boule va chuter et cogner le fond d'un trou, elle va faire du bruit. Ainsi, l'énergie potentielle de la boule va se transformer en énergie sonore, c'est à dire en énergie d'excitation de l'air. A la fin du processus, il n'y a plus de boule roulant sur le plateau (puisqu'elle est tombée dans le trou), il n'y a plus de trou (puisqu'il a été bouché par la boule), il ne reste que le son, ce qui ne veut bien sûr pas dire que le son est composé du trou et de la boule roulante.
C'est un peu se qui se passe lors de la transition que j'ai écrite plus haut : l'électron peut être vue comme une sorte de boule émergée à la surface de quelque chose (qu'on appelle la mer de Dirac), les anti-électrons peuvent alors être considérées comme des trous dans ce quelque chose (de cette mer de Dirac), et les photons sont des excitations d'autre chose ( le champ électromagnétique). La "chute" d'un électron dans un trou de la mer va entraînée l'excitation du champ électromagnétique (et donc la production de photon) un peu comme la chute de la boule dans le trou provoque l'excitation de l'air. La différence, c'est qu'on considère habituellement que l'air peut être excité n'importe comment alors que le champ électromagnétique ne peut être excité que par paquet (que l'on nomme photon).
Remarque : il ne s'agit ici qu'une façon de voir les choses, mais c'est cette façon qui a permis à Dirac de prédire l'existence de l'anti-matière. Une façon un peu plus moderne et générale de voir les choses consiste à ne pas considérer les électrons comme des "petites boules" émergeant d'une "mer" (et les anti-électrons comme des trous dans cette mer), mais de les voir plûtot de la même manière que les photons, c'est à dire comme des excitations de quelque chose qu'on appelle cette fois "le champ de Dirac". De ce point de vue, la transition en question peut être vue comme un transfert d'excitation entre le champ de Dirac et le champ électromagnétique, un peu de la même manière que deux ressorts couplées ou deux pendules couplées peuvent s'échanger de l'énergie, sauf qu'ici, l'énergie ne peut s'acquérir et se perdre uniquement par paquet, et ce sont ces paquets qu'on appelle "particule".
Dans ce cas, il y a transfert directe d'énergie entre le noyau et le "champ électromagnétique". Le noyau se désexcite en excitant le champ (qui encore une fois, ne peut s'exciter que par paquet que l'on nomme des photons).Si oui, comment un noyau excité par une désintégration bêta peut-il en émettre ? Le noyau produit-il de la matière et de l'anti-matière quand il a un trop plein d'énergie ?
Bonjour.
Non. Ils ne sont pas des assemblages.
La désintégration bêta ne produit pas de photon.
Tu te poses toujours une question ou pas ?
Elle voulait surement parler de désintégration gamma.
merci beaucoup, Pyrrhon d'Elis, pour ton explication. Je crois avoir à peu près compris. Je pense qu'il faut que je renvoie ma manière d'appréhender ce qui nous entoure.
Fishbedfan, je suis désolée, je me suis mal exprimée : c'est à la suite d'une désintégration bêta, le noyau est excité et rejette un rayon gamma qui excite le champ magnétique, qui ne peut être excité que par des paquets, en l'occurrence des photons.
Mais alors, que sont des photons ? une excitation du champ magnétique, c'est-à-dire ? (mais ce ne sont peut-être pas les bonnes questions à se poser)
Merci beaucoup en tout cas d'avoir essayé de m'éclairer quant à tout cela !
Non rien. Keudal.
pardon ? je n'ai pas compris : tu ne peux pas me répondre, ou ma question est stupide, ou les photons ne sont rien ?
le photon n'est pas rein !
c'est une particule élémentaire de la famille des bosons, il a une masse et une charge électrique nulle, c'est le vecteur de l'interaction électromagnétique, il "transporte" une quantité d'énergie E=hv (h : contante de planck, v la fréquence).
il ne faut pas voir la particule uniquement comme une petite bille mais aussi comme une onde, il est donc a la fois onde et corpuscule.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon#cite_note-1
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Bonjour
je pense qu'il a annulé son message.
Parmi tous les champs qui existent, le photon est une excitation du champ électromagnétique (j'ose une analogie : un peu comme une vaguelette est une excitation du champ marin). C'est un agent de transmission, un peu comme le pion est un des agents de transmission de la force nucléaire.
La différence avec le pion est que sa masse est nulle ce qui lui autorise une portée infinie, c'est ce qu'on vérifie à notre échelle et bien au delà.
L'electronique, c'est fantastique.
Beaucoup plus que tu ne le soupçonnesMais c'est ça qui est passionnant !
Un photon est effectivement "un quantum" (c'est à dire un paquet) d'excitation du champ électromagnétique.
C'est une chose qui n'est pas facile à appréhender et à imaginer, car par exemple, lorsqu'on excite un ressort (quand on le fait vibrer), on ne comprend pas ce que le terme "paquet d'excitation" pourrait signifier.
Lorsqu'on parle des ressorts que l'on peut voir dans la vie de tout les jours, l'énergie emmagasinée dans un ressort est déterminée par deux quantitées : la fréquence (le nombre de fois que le ressort passe par son maximum d'élongation par seconde) et l'amplitude (l'élongation maximum du ressort). En choisissant initialement de tirer le ressort de la longueur qu'on le désire, on peut fournir l'énergie que l'on souhaite à notre ressort. Ceci est très très près de la vérité lorsque la fréquence naturelle du ressort est assez basse (ce qui est toujours le cas pour les ressorts que l'on voit à notre échelle). Mais lorsqu'un ressort (ou plûtot l'équivalent mathématique du ressort que l'on appelle un "oscillateur harmonique") possède une fréquence f naturelle extrêmement grande, les lois de la mécanique quantique nous disent qu'il ne peut pas y avoir n'importe quelle quantité d'énergie emmagasinée dans cet oscillateur (comme si on ne pouvait pas tirer le ressort de la longueur que l'on désire !). Plus précisément, l'énergie ne peut prendre que des valeurs discrètes égales à E= nhf (ou n est un nombre entier, h la constante de Planck et f la fréquence naturelle).
En fait cette relation est toujours valable, mais lorsque f est très petit, la différence d'énergie entre 2 niveaux voisins est si petite que tout se passe comme si l'énergie pouvait prendre un ensemble continu de valeurs. Mais un "ressort quantique" ne peut pas prendre cet ensemble continue de valeur : il ne peut avoir comme énergie que hf, 2hf, 3hf etc... mais jamais 0.33 hf par exemple. Lorsqu'il échange de l'énergie avec un autre système physique, il est donc contraint d'échanger de l'énergie par paquet de quantité hf : c'est ce qu'on appel un quantum. Lorsqu'on a une série de ressort quantique de même fréquences alignées les uns à coté des autres et liées entre eux de manière à pouvoir échanger de l'énergie, et si, par exemple, un seul des ressorts est initialement excité (avec un niveau d'excitation n=1 tandis que les autres ont un niveau d'excitation n=0) alors, en attendant un peu, le ressort excité va transféré son excitation à un autre ressort voisin (c'est à dire que le 1er ressort ne vibrera plus, mais un des ressorts voisins vibrera). L'excitation va alors se promener de ressort en ressort (un ressort va vibrer, puis un autre, puis un autre etc...).
Ce genre d'excitation est ce que l'on appelle "un phonon" : il s'agit d'un "quantum d'excitation mécanique". On donne au phonon le statut de "quasi-particule" car il ne s'agit pas de particule fondamentale, mais le statut des vrais particules (les photons, les électrons etc...) n'est pas essentiellement différent. La différence avec les phonons, c'est que les particules ne sont pas des excitations de "ressorts quantiques", mais ce sont des excitations des différents "modes de Fourier" des "champs quantiques" ("mode de Fourier d'un champs quantique" est un concept un peu plus abstrait que "ressort", je te l'accorde
Pour les photons, le champ en question est le champ électromagnétique, pour l'électron, c'est le champ de Dirac etc. et les différents modes de Fourier correspondent aux différentes états dynamiques des particules.
Ainsi, tout les processus élémentaires naturelles se ramènent à des transferts "de paquets d'énergies" entre les modes des différents champs quantiques et la physique des hautes énergies se ramène à calculer (d'une manière très particulière et surprenante) la probabilité de tel ou tel transfert entre tel et tel mode de tel et tel champs.
Faute de frappe je présume.
Titite: oui j'ai édité car je ne connais pas ton degré de connaissance en physique des particules. Si tu découvres, je te conseille "les Forces de la Natures" de Paul Davies. Mon degré de connaissance est loin d'atteindre celui de Pyrrhon (j'ai eu un DEA... mais il y a dix ans et en physique appliquée).
c'est pas une faute de frappe, je voulais dire que la masse et la charge sont nulles.
mauvaise tournure de ma phase.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Je n'ai en effet pas un niveau très élevé, je dirais même qu'il est très bas, voire inexistant. J'ai l'excuse de la jeunesse : je suis au lycée !
Pyrrhon => merci encore beaucoup, je vais relire plusieurs fois ce que tu as écrit pour essayer de tout me représenter.
Donc, si j'ai compris deux trois petites choses, chaque "action" d'une particule sont des excitation du mode de Fourier dans un certain champ différent pour chaque particule, non ?
Je trouve tout cela merveilleux ! C'est tellement loin de l'idée que l'on se fait du monde. et dire que l'on est là, à vivre notre petite vie, extraordinaire ! Je vais arrêter de m'extasier devant le message de pyrrhon et je vais me permettre une dernière question complètement différente :
il existe des particules plus petites que les quarks ?
et une autre : comment quelque chose qui n'a ni masse, ni charge peut-il transporter de l'énergie ?
Voilà, merci à tous
Bonjour,
Les "particules" "élémentaires" n'ont pas de taille. Par contre une particule, comme un neutron peut-être composés de particules élémentaires.
Actuellement le quark est une particule élémentaire.
Si la particule n'a pas de masse il reste son énergie cinétique. Celle-ci vaut:et une autre : comment quelque chose qui n'a ni masse, ni charge peut-il transporter de l'énergie ?
Voilà, merci à tous
E = p.c
P est l'impulsion de la particule.
c vitesse de la lumière.
Salut!
Oui, bon... tu as donc encore le temps, tu n'es pas obligé de comprendre tout mon message tout de suite alors
En fait, ce n'est pas "l'action d'une particule" qui est une excitation d'un "mode de Fourier d'un champs", mais c'est la particule elle-même qui en est une. Mais encore une fois, ça me semble difficile de concevoir cela de manière claire lorsque l'on est au lycée, il te manque encore des outils (moi je ne l'ai compris qu'en master, et beaucoup de ceux qui étaient en master avec moi ne l'ont jamais compris).
Juste une question : as-tu vu au lycée les cordes vibrantes (le mode fondamentale, les harmoniques etc...). On commence à le voir en terminal S je crois. En es-tu là ? Car il me serait alors un peu plus facile de t'expliquer en gros ce qu'est "un mode de Fourier".
heu, je suis désolée, mais en fait, je suis en seconde !
Donc, la particule est en elle-même une excitation du mode de Fourier, c'est bien ça ?
J'ai en effet entendu parler de la théorie des cordes (très vaguement en fait) elles seraient très petites, non ? Si tu voulais bien m'expliquer de quoi cela retourne, ce serait super gentil
Je n'ai pas non plus très bien saisi ce que mariposa a écrit : comment quelque chose qui n'a pas de masse et de taille peut avoir une énergie cinétique, ou alors, c'est un phonon : un ressort excité qui transmet son énergie à un autre à côté, ainsi de suite, ce qui fait que l'énergie n'est pas perdue.
Au fait, elle finit où cette énergie ? ou peut-être que le transmission est infinie ?
Tout est un peu confus dans ma petite tête ! merci en tout cas de bien vouloir vous occuper d'une pauvre seconde !
Oui, voilà. Pour entrevoir les choses, tu peux jeter un oeil sur le lien :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_su...corde_vibrante
Et regarde la 2ème animation : tu as justement ce qu'on appelle les 3 premiers "modes de Fourier" d'une corde vibrante.
Chaque mode a une fréquence déterminée f (elle vibre f fois par seconde). En mécanique classique, on peut exciter chaque mode comme on veut, on peut lui donner l'énergie qu'on veut (l'élongation maximum peut être celle que l'on veut). En mécanique quantique au contraire, on ne peut donner à chaque mode qu'un nombre entier de fois une quantité minimum hf.
Ainsi, par exemple, sur les 3 modes de l'animation de wikipédia, appelons f0 la fréquence du mode fondamentale (celui qui vibre le plus lentement), f1 la première harmonique, et f2 la deuxième.
Dans ce cas, l'énergie totale emmagasinée dans cette corde quantique s'exprimera ainsi :
E= n0hf0+n1hf1+n2hf2
Et en terme de particule, on dira alors : "il y a n0 particules ayant une énergie hf0, n1 particules ayant une énergie hf1 et n2 particules ayant une énergie hf2.
Comme il s'agit d'une corde, on pourrait appelé ces particules des "cordons" (ces cordons n'existent pas dans la nature, c'est juste un exemple pour te donner une petite idée du statut que l'on donne aux particules élémentaires en physique moderne). Pour les champs quantique, c'est pareil, sauf que les champs en question sont en 3D et sont présents dans tout l'espace (alors que la corde est en 1D et a une extension limité)
En fait, ça n'a pas de lien direct avec ce que j'essaie d'expliquer, je ne suis pas assez compétent pour en parler et je pense que ça ne ferait que rendre tout ça un peu plus confus. En fait, ici je te parles de cordes pour te donner un exemple de "champ" en 1D, donc très simple, pour te montrer ce que signifie un mode de Fourier. Je suis de plus entrain de t'expliquer que les particules elles même sont des paquets de "vibrations de champs", alors qu'en théorie des cordes, on parle de corde pour la structure des particules elles-mêmes et non pas pour les champs dont elles sont des excitationsJ'ai en effet entendu parler de la théorie des cordes (très vaguement en fait) elles seraient très petites, non ? Si tu voulais bien m'expliquer de quoi cela retourne, ce serait super gentil
.
Bref, ce que j'essaie d'expliquer n'est déjà pas simple, alors si en plus je parle de la théorie des cordes, tu vas tout mélanger
En fait, on peut illustrer ce qu'a dit Mariposa grâce à mon petit exemple de corde. En gros, il y a 2 quantité importante pour chaque mode de Fourier : la fréquence f du mode et la longueur d'onde l (c'est à dire la longueur qui sépare deux bosses ou deux creux de l'onde).Je n'ai pas non plus très bien saisi ce que mariposa a écrit : comment quelque chose qui n'a pas de masse et de taille peut avoir une énergie cinétique, ou alors, c'est un phonon : un ressort excité qui transmet son énergie à un autre à côté, ainsi de suite, ce qui fait que l'énergie n'est pas perdue.
Comme je l'ai dit, il y a une relation entre l'énergie d'une particule et la fréquence du mode de Fourier dont elle est l'excitation. Il y a également une relation qui relie ce qu'on appelle "l'impulsion" p de la particule et la longueur d'onde l du mode en question (en physique newtonienne, l'impulsion est le produit de la masse par la vitesse, mais ce n'est pas le cas en relativité). Cette relation est p=h/l.
Or, chaque champs est décrit par une relation entre la fréquence et la longueur d'onde de ses modes. Cette relation a toujours la même forme
f2=c2/l2 + k2 c4 (ou c est la vitesse de la lumière)
mais k est une constante propre à chaque champs ; c'est un peu son "emprunte génétique".
Prenons le mode fondamentale du champs de Dirac (le champ dont l'électron est une excitation) : pour le mode fondamentale, le quotient c2/l2 est nul, ce qui fait que la relation précédente s'écrit
f2= k2 c4
ou encore
f=kc2
En rappelant que l'énergie d'une particule est égale à hf, la relation devient : E=hkc2
Et il se trouve que hk est justement égale à...la masse m de l'électron. On retrouve ainsi la fameuse relation d'Einstein E=mc2 !
Dans le cas du champ électromagnétique, il se trouve que dans la relation qui relie la fréquence de chaque mode à sa longueur d'onde, le coefficient k est égale à 0, ce qui veut donc dire que la masse de la particule qui en est l'excitation (c'est à dire le photon) sera bien égale à 0. Mais dans le cas générale, pour un autre mode que le mode fondamentale, le quotient c2/l2 ne sera pas nul et l'équation s'écrira :
f2=c2/l2
et donc en sachant que E=hf, et p=h/l, on aura
E=pc
qui est la relation qu'a écrit Mariposa. Ainsi, même sans masse, le photon a bien une énergie.
Merci encore, (je ne vais passer mon temps qu'à remercier tout le monde et surtout pyrrhon de bien vouloir m'expliquer tout cela !).
Mais, chaque champ a combien de mode ? et si chaque champ est propre à chaque particule, alors il y a autant de champ que de particules et combien y a t-il de particules, merci
Une infinité !
En gros, oui, il y a autant de champs que de types de particules (si on considère qu'une particule et son anti-particule sont du même type). Il y a deux grandes familles de champs : les champs de fermions et les champs de bosons. A l'heure actuelle, on connait 12 types de fermions fondamentaux, et parmi les bosons fondamentaux, il y a les gluons (responsables de l'interaction nucléaire forte), les bosons W et Z (responsables de l'interaction faible) et les photons (responsables de l'interaction électromagnétique).
A l'heure actuelle, on est entrain de chercher au CERN un nouveau boson : le boson de Higgs. On aimerait aussi bien décrire le champs gravitationnel par la physique quantique : il faudrait alors ajouter un nouveau boson, le "graviton". Enfin, une théorie qu'on appelle la supersymétrie prévoit qu'il y aurait en fait deux fois plus de type de particules que ce que l'on connait.
En fait, tout repose sur des théories et on ne pourra jamais voir ces particules élémentaires puisqu'elle n'ont pas de taille. C'est bien cela ?
Les modes ont chacun une longueur d'onde propre, non ? et chaque champ peut avoir un nombre infini d'ondes puisqu'ils ont un nombre infini de modes. Mais comment sait-on que telle onde appartient à tel champ ? (à moins que ce ne soit pas du tout cela !)
Et les cordes quantiques, elles appartiennent à un champ particulier et elle sont constituées de plusieurs modes. un champ se résume-t-il à une corde ?
J'ai une autre question, comment est-ce que des particules élémentaires, qui sont des excitations d'un certain champ (et d'un certain mode ?) peuvent s'assembler et donner des neutrons ou des protons et donner ensuite des atomes, puis des molécules, ...
Merci beaucoup
Trés interessé par les transmutations biologiques, je me suis demandé comment les expliquer. Une partie de la question est peut-être la façon de comprendre la nature et le fonctionnement des photons. Je sais très bien que cette hypothèse a peu de chance d'être pérenne, mais je la propose quand même au cas ou elle pourrait servir à d'autres.
Le photon court-circuit contractuel
Le photon transmet de l'énergie d'un point à un autre de l'univers avec la célérité de la lumière. Selon la relativité, cette énergie, dans le repère du photon, a mis un temps nul pour parcourrir ce qui nous semble être un temps et une distance. Dans son repère, le photon n'a existé que pendant un temps nul et a parcourru une distance nulle. Il n'a pas eu besoin de passer par une ou plusieurs trajectoires, nous n'y croyons que parce que nous le regardons d'un autre point de l'espace temps. Il est une ondulation qui se produit pendant un temps très bref dans un volume en rapport avec sa longueur d'onde au départ et à l'arrivée. Exprimé ainsi l'ondulation du photon ne serait que la conséquence du transfert d'énergie, alors que dans la conception actuelle le photon est d'abord émis puis disponible et enfin reçu avec une chaine de causalités correspondantes. Le photon serait donc une sorte de court-circuit.
Le photon transfère de l'énergie entre deux petites zones de l'espace dont l'une est capable de la fournir et l'autre de l'utiliser. Le transfert ne se produit que si la nature de l'énergie transférée, et ses caractéristiques sont les mêmes pour la zone fournisseuse et la zone utilisatrice (fréquence, polarisation, direction). Il faut que l'émetteur et le récepteur soient accordés sur la même fréquence comme en transmission radioélectrique, mais ce n'est pas suffisant, il faut un accord encore plus complet pour choisir quels lieux-temps vont se connecter effectivement, c'est à dire une sorte d'élection et de transaction, un passage de la probabilité de Schroedinger à la réalisation matérielle. Cette élection/transaction correspond-t-elle au bouillonnement quantique que révèlent les nano-condensateurs ?
Le photon n'est que l'exemple le plus banalement connu et cette façon de le comprendre peut s'étendre à d'autres types de particules et d'autres propriétés. Il se pourrait même qu'il existe des particules mixtes ou des couplages de particules qui se comportent à la fois comme des photons et des électrons, des sortes de combinaisons de transfert d'énergie et de particule simultanés sur une courte distance autour du "photon". Ce couplage de particule et d'énergie est-il une autre façon de comprendre les sauts quantiques ? Existe-t-il des transferts d'énergie qui "ne font pas de vague" ? Pour les bateaux il existe des formes de doubles coques qui les annulent presque, et dans certains cas les d'électrons se déplacent plus facilement par paires.
Salut !
Tout n'est pas forcement faux dans ce que tu dis, mais c'est formulé d'une manière beaucoup trop vague et "littéraire".
En fait, on observe jamais une particule directement : on observe seulement les effets qu'elles produisent sur des objets macroscopiques (trace dans une chambre de Wilson, impression sur une plaque, décharge électrique dans un compteur Geiger etc..). Leur taille n'a donc pas grand chose à voir avec la difficulté qu'on a à les détecter.
Oui. Par exemple tu as sans doute déjà vu un prisme décomposé une lumière blanche en toute les couleurs de l'arc en ciel ?Les modes ont chacun une longueur d'onde propre, non ? et chaque champ peut avoir un nombre infini d'ondes puisqu'ils ont un nombre infini de modes.
(http://fr.wikipedia.org/wiki/Prisme_%28optique%29)
Chaque couleur correspond à un mode du champ électromagnétique. Il y a bien sûr une infinité de nuance de couleur possible du violet ou rouge, et je ne parle même pas du fait que nos yeux ne sont sensibles qu'à une toute petite portion de ces ondes (par exemple nous ne pouvons voir ni l'infra-rouge qui correspond à des longueurs d'ondes trop grandes, ni l'ultra-violet, qui correspond à des longueurs d'ondes trop courtes).
Chaque champ a ses propres particularités, ce qui fait que les particules qui en sont les excitations ont certaines propriétés bien déterminées (la charge électrique, la masse etc.)Mais comment sait-on que telle onde appartient à tel champ ?
Heuuu... je vois que c'était pas une si bonne idée de prendre l'exemple d'une cordeEt les cordes quantiques, elles appartiennent à un champ particulier et elle sont constituées de plusieurs modes. un champ se résume-t-il à une corde ?
J'ai pris l'exemple d'une corde car elle a en commun avec les champs certaines propriétés mathématiques (comme sa décomposabilité en mode de Fourier).
J'ai donné l'exemple de la corde uniquement pour te donner un exemple simple et essayer de te faire entrevoir ce dont je parlais par "excitation d'un mode de Fourier", mais dans la réalité, il n'existe pas de "corde quantique". Si tu préfère, une "corde quantique" est un exemple imaginaire et extrêmement simplifier de champ quantique.
A moins que tu ne parles des cordes de "la théorie des cordes"? Dans ce cas là, comme je l'ai dit, c'est encore un autre sujet.
Difficile à expliquer simplement en fonction de ce que je viens de t'expliquerJ'ai une autre question, comment est-ce que des particules élémentaires, qui sont des excitations d'un certain champ (et d'un certain mode ?) peuvent s'assembler et donner des neutrons ou des protons et donner ensuite des atomes, puis des molécules, ...
Pour le dire abruptement, la description que j'ai donné dans les messages précédents des particules en termes d'excitation de champs vient d'un cadre théorique hautement abstrait, et j'ai uniquement essayé de t'expliquer le statut qu'avait ces particules au sein de cette théorie.
Une fois dit cela, pour pouvoir répondre à la question que tu me pose, je n'ai que deux choix :
-soit te dire comment cette théorie décrit les interactions entre particules (ou plûtot entre champs) : c'est absolument impossible à décrire sans recourir aux mathématiques de la mécanique quantique.
-soit revenir à une description moins fondamentale, oublié cette histoire de champs et d'excitation de champs, et en revenir à une description classique ou semi-classique. Dans ce cas, on en revient à la description de particules en terme de "petites billes" qui interagissent entre elles à distance, et on dira "les électrons sont attirés électriquement par les protons". C'est une description bien suffisante dans beaucoup de cas, et c'est celle-ci que tu vas apprendre pendant des années si tu continue en physique, avant d'aborder la théorie dont je te parles. Il faudra donc l'apprendre sérieusement, mais ne jamais la prendre vraiment au sérieux
Si j'ai bien compris, je ne suis pas prête d'entendre parler de cette théorie de mode et de champ. Ce n'est peut-être même pas la peine d'en parler avec mes professeurs qui n'y ont rien compris
Heureusement que pou l'instant, tu ne m'as pas parlé des mathématiques quantiques : je pense que même avec tous les efforts de bonne volonté que je pourrais fournir, je n'arriverais pas à comprendre !
En tout cas, merci beaucoup ! Et j'ai une autre question, qui reprend un peu ce que disait arload : quels sont les extrémités de ces modes ( que tu m'as représentés comme des cordes afin que je comprenne mieux) ? Pourquoi sont-ils émis du noyau d'un atome ? ou plutôt, comment car la science répond au comment (ou tout du moins elle essaie) et non au pourquoi !
Si tu fais un cursus de physique, tu vas entendre parler de champs électromagnétique et de modes de Fourier en 1ère année après le bac, tu vas entendre parler de mécanique quantique en 2ème ou 3ème année, et tu vas commencer à appliquer la mécanique quantique pour des champs en 4ème ou en 5ème année (soit en 1ère ou 2ème année de master).
Cela dépend lesquels, mais certains en auront juste sans doute entendu vaguement parlé.Ce n'est peut-être même pas la peine d'en parler avec mes professeurs qui n'y ont rien compris
L'infini !Et j'ai une autre question, qui reprend un peu ce que disait arload : quels sont les extrémités de ces modes ( que tu m'as représentés comme des cordes afin que je comprenne mieux) ?
Parce que le noyau en question est "couplé" au champ électromagnétique (à cause de la charge électrique de ses constituants). Il peut donc échanger de l'énergie avec lui, c'est à dire "excité" un de ses modes de vibrations (en se désexcitant lui-même).Pourquoi sont-ils émis du noyau d'un atome ?
C'est-ce qu'on dit souventcomment car la science répond au comment (ou tout du moins elle essaie) et non au pourquoi !
je tiens tout d'abord à te remercier pour la clarté des tes explications. Cela fait quelque temps que je te lit et à chaque fois je suis impressionné par la facilité que tu as de présenter simplement des concepts complexes.
J'en viens à ma question. Si on n'observe pas directement les particules, mais seulement leur interaction comment savons nous que les propriétés sont propre aux champs et non à l'interaction ?
Patrick
Patrick => c'est vrai que Pyrrhon est super doué !
Pyrrhon => Mais ce dont tu me parles n'est qu'une théorie. Si cela se trouve, dans quelques années, on trouvera une théorie complètement différente qui répondra à toutes les exigences du moment en matière de physique quantique, c'est dingue, non ?
Mais, le noyau des atomes, il fait parti de quel champ ? du champ des quarks ? et les champs pourraient se passer de l'énergie en excitant un de leur mode ?
Merci de bien vouloir répondre à toutes ces questions avec clarté et amabilité (fais attention ou tous les internautes en mal de réponses vont t'envoyer des questions par mp !)
Merci du compliment.
C'est ce qu'on appelle "la sous-détermination des théories par l'experience". A proprement parlé, le concept de "champ quantique" n'est même pas totalement indispensable pour rendre compte de tout nos résultats d'observations.
Historiquement, c'est Pascual Jordan qui a le premier eu l'idée d'appliquer les règles de la mécanique quantique -alors tout fraichement trouvé par lui-même et ses collègues Heisenberg et Born- à des champs. Il a assez vite compris qu'on pourrait rendre compte de l'existence des particules en les considérant comme des excitations élémentaires des différents champs, considérant ceux-ci comme "la réalité première". Il n'a cependant pas été suivi tout de suite.
Et de fait, Dirac, dans son papier fondateur de l'électrodynamique quantique, expose deux points de vues qui sont équivalents mais qui partent de deux prémisses opposées concernant ce qui est considéré comme "la réalité première". Le premier point de vue part du principe qu'il existe des particules pouvant être dans plusieurs états (point de vue corpusculaire : les particules sont les réalités premières et il n'y a pas de champs). Il se rend alors compte qu'en utilisant un procédé appelé "seconde quantification", il obtient les mêmes résultats que ceux alors connus de la mécanique quantique des systèmes de corpuscules identiques.
Le second point de vue consiste à partir du principe qu'il existe des champs (point de vue ondulatoire), et à leur appliquer les règles de la mécanique quantique : il obtient une théorie isomorphe à la première, avec l'existence des particules désormais considérées comme découlant de la quantification de ces champs. Dirac accepte cette vision des choses concernant le champ électromagnétique et les photons, mais la refuse pour son propre champ et l'électron (il préfère l'interprétation de la mer de Dirac dont j'ai parlé lors d'un des premiers post de ce fil : ce ne sera donc pas lui qui quantifiera son propre champ !).
Mais en fin de compte, on s'est aperçu qu'on avait avec la théorie quantique des champs un formalisme qui permettait de synthétiser en un même langage tout les processus physiques élémentaires. De plus, cette méthode s'est montré d'une très grande fécondité dans la prédiction de nouveaux phénomènes (par exemple Yukawa prédit l'existence du Méson en analysant la forme du champ de force qu'il pensait être responsable de l'interaction nucléaire).
L'important dans tout ça n'est pas de savoir si ces champs existent réellement ou s'ils ont vraiment telle ou telle propriété. Par ailleurs, ces champs quantiques sont des champs d'opérateurs : c'est donc une notion vraiment très abstraite que cette notion de champs quantique.
L'important dans tout ça, c'est qu'il semble qu'on est trouvé une méthode (une simple recette de prédiction, diraient même certains) qui se trouve être basé sur ce concept de champ quantique, qui semble être universelle et qui, en s'appuyant sur des principes de symétrie, permet de prédire de nouvelles choses, de nouveaux phénomènes, qu'on aurait sans doute pas du tout pu prédire autrement. Bref, sans se lancer sur un discours entre théorie physique et réalité, on peut tout de moins penser que si cette notion de champs quantique est si féconde, elle ne doit pas être arbitraire.
Généralement, les théories qui ont été utiles un jour, sont utiles pour toujours
Le noyau est fait de protons et de neutrons, qui sont eux mêmes faits de quark et de gluons. Et effectivement, les quarks et les gluons sont considérés comme des excitations des champs de quarks et des champs de gluons.
Oui. Comme je l'ai dit lors du 1er post, le processus : "
électron + anti-électron -> 2 photons"
peut être traduit par
"2 modes du champs de Dirac transfèrent leur énergie à deux modes du champs électromagnétique".
Merci beaucoup Pyrrhon ! Je crois que je vais arrêter de poser des questions un parce que tu as tout (ou presque expliqué) et deux parce que sinon je risque de reposer les mêmes questions
Au revoir, donc
