Antimatière, spin, gravité, relativité, trou noir

[dragounet]

Bonjour,

J’ai quelques petites question toutes simples pour les spécialiste :

1- Quelle est la différence entre un neutron et un anti neutron.

2- Le spin des particules d’anti matière est-il inversé ?

3- L’antimatière courbe-t-elle l’espace temps de façon inverse de la matière ?

4- Que dit la relativité sur l’antimatière ?

5- Un proton solitaire croise un antiproton solitaire, à quelle distance vont-ils s’annihiler ?

6- Comment une particule d’antimatière est-elle détectée ? Par son anti trajectoire ? Son anti charge ?

7- De l’anti matière tombe dans un trou noir, va-t-elle être recrachée durant l’évaporation du trou noir sous forme de matière ou d’antimatière ?

Merci de partager vos connaissances avec un pauvre petit dragounet inculte.
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[gatsu]

Salut,

Je ne suis pas spécialiste mais voilà mes réponses :

Bonjour,

J’ai quelques petites question toutes simples pour les spécialiste :

1- Quelle est la différence entre un neutron et un anti neutron.

un neutron est constitué des trois quarks up,down,down...je dirais naivement que sa version "anti" est constituée des anti-quarks correspondants.

2- Le spin des particules d’anti matière est-il inversé ?

Non.

3- L’antimatière courbe-t-elle l’espace temps de façon inverse de la matière ?

non.

4- Que dit la relativité sur l’antimatière ?

La même chose que pour la matière.

5- Un proton solitaire croise un antiproton solitaire, à quelle distance vont-ils s’annihiler ?

J'associerai la distance dont tu parles à la section efficace de collision de la réaction...qui dépend donc de l'energie des particules (et de leur type dans le cas général).

6- Comment une particule d’antimatière est-elle détectée ? Par son anti trajectoire ? Son anti charge ?

La trajectoire d'une particule d'antimatière chargée dans un champ magnétique est la même que sa partenaire (même courbure notamment) mais inversée à cause de leur charge opposée.

7- De l’anti matière tombe dans un trou noir, va-t-elle être recrachée durant l’évaporation du trou noir sous forme de matière ou d’antimatière ?

Les deux événements n'ont rien à voir l'un avec l'autre de ce que j'en sais.

[Deedee81]

Salut,

1- Quelle est la différence entre un neutron et un anti neutron.

Un neutron est composé des quarks u d d
Un antineutron est composé des quarks ubar dbar dbar

Ses charges sont inversées. Pas l'électique, évidemment, il est neutre. Mais sa charge baryonique et sa charge faible.

2- Le spin des particules d’anti matière est-il inversé ?

En principe oui, mais pour la plupart des particules ça n'a pas d'importance puisqu'elles existent avec le spin orienté dans les seux sens.

Par contre, le neutrino c'est différent. Son hélicité (la direction du spin le long de sa direction de propagation) est toujours gauche (le spin pointe dans le sens opposé au mouvement).

Donc un antineutrino est toujours d'hélicité droite.

3- L’antimatière courbe-t-elle l’espace temps de façon inverse de la matière ?

En principe non. C'est la quantité d'énergie qui intervient dans l'équation d'Einstein. Et c'est la même chose pour l'antimatière et la matière.

Toutefois, ça reste théorique, les effets gravitationnel sur l'antimatière sont seulement en cours. De plus on n'est pas près de vérifier la gravité produite par l'antimatière (il en faudrait une quantité énorme).

4- Que dit la relativité sur l’antimatière ?

L'antimatière est une conséquence de la relativité.

Sujet qui peut être vaste mais pour faire cours. La relativité + la mécanique quantique permet de montrer (c'est même assez facile si on se limite à la formulation lagrangienne, voir le livre Quantum Field Theory de Itzykson et Zuber) que la physique est invariante par symétrie CPT.

P=parité, T=renversement du temps, C=conjugaison de charge

Cela implique qu'il doit exister des particules identiques aux particules normales mais avec leurs charges et spins inversés.

5- Un proton solitaire croise un antiproton solitaire, à quelle distance vont-ils s’annihiler ?

Difficile de parler de distance en MQ. Il faut juste que leurs fonctions d'ondes se recouvrent ce qui donne une annihilation avec une certaine probabilité. Typiquement, ça doit être des distances de l'ordre de la taille d'un proton.

6- Comment une particule d’antimatière est-elle détectée ? Par son anti trajectoire ? Son anti charge ?

Marrant ça "anti trajectoire"

Comme sa charge électrique est inversée et sa masse identique, la courbure de sa trajectoire dans un champ magnétique est inversée.

On la détecte aussi dans les interactions secondaires qu'elle provoque (ce qu'on fait aussi pour les particules neutres de toute façon).

7- De l’anti matière tombe dans un trou noir, va-t-elle être recrachée durant l’évaporation du trou noir sous forme de matière ou d’antimatière ?

A ce que j'en sais, l'évaporation du trou noir donne autant de matière que d'antimatière (par exemple des paires électrons - positrons).

Peu importe ce qui est tombé dedans.

Toutefois, vu la violation des lois de conservation que cela implique (transformation de matière en antimatière ou l'inverse). Je vais être plus prudent en disant :

je n'en sais rien

[invite231234]

A ce que j'en sais, l'évaporation du trou noir donne autant de matière que d'antimatière (par exemple des paires électrons - positrons).

Peu importe ce qui est tombé dedans.

Toutefois, vu la violation des lois de conservation que cela implique (transformation de matière en antimatière ou l'inverse). Je vais être plus prudent en disant :

je n'en sais rien

Salut Deedee !

[mode spéculation]Et si la différence de matière et d'antimatière observé dans notre Univers observable actuel était due à un horizon des évènements qui en se construisant aurait donné plus de matière que d'antimatière ! [/mode spéculation]

@ +

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Croisement avec Gatsu.

Réponses complémentaires ou différentes, manifestement à cause d'un angle d'attaque différent

Dragounet, si tu as besoin d'explications complémentaires, n'hésite pas.

[mode spéculation]Et si la différence de matière et d'antimatière observé dans notre Univers observable actuel était due à un horizon des évènements qui en se construisant aurait donné plus de matière que d'antimatière ![/mode spéculation]

Comme tu le dis, c'est spéculatif, donc : peut-être que oui, peut-être que non.

[dragounet]

Merci beaucoups Deedee81 pour toutes ces réponses détaillées.

Juste encore une précision, une charge faible inversée se manifeste comment, demi-vie inversée ?

[invite231234]

Comme tu le dis, c'est spéculatif, donc : peut-être que oui, peut-être que non.

Oui mais si une brisure de symétrie n'est pas éternelle, alors la brisure de C qui introduit un surplus de matière contre l'antimatière se retrouve à la fin des temps car ce surplus de matière formant les trous noirs devient à part égale matière/antimatière lors de leurs évaporation ; il y a de plus conversion de matière en antimatière ce qui au final redonne la conservation/symétrie ... !

@ +

[Deedee81]

Juste encore une précision, une charge faible inversée se manifeste comment, demi-vie inversée ?

Non, la demi vie des antiparticules est la même que celle des antiparticules (c'est aussi une conséquence du théorème CPT).

Je ne sais pas comment joue le signe. Je ne suis même pas aussi sûr que ce soit aussi simple que ça. L'interaction électromagnétique, ça, ça va, c'est une symétrie U(1) toute bête. Alors la quantité conservée est un simple nombre (la charge électrique). Par contre, pour l'interaction faible, c'est plus compliqué, et je ne sais pas sous quelle forme exacte se manifeste la quantité invariante associée à l'interaction faible. D'autant qu'en plus, c'est une symétrie brisée.

Là on vient de franchir la frontière de mes connaissances

[dragounet]

Non, la demi vie des antiparticules est la même que celle des antiparticules (c'est aussi une conséquence du théorème CPT).

C'est un peu une lapalissade, n'aurais-tu point fourché des neurones dans cette réponse?

Là on vient de franchir la frontière de mes connaissances

C'est très bien de le dire et de ne pas essayer une affirmation non maitrisée!

[invite54165721]

D'après ce que j'ai compris, la "charge" pour l'interaction faible est l'isospin.
il est nul pour les quarks, electrons et neutrinos quand ils sont droits.
sinon on a les charges suivantes pour les particules gauche:
neutrino : 1/2
electron : -1/2
quark up : 1/2
quark down : -1/2

ainsi un neutron gauche (udd) d'isospin -1/2 donnera;
un proton gauche (udu = 1/2) un electron gauche (-1/2) et un anti neutrino-gauche
(-1/2)
pour les antiparticules on change les signes (comme ci dessus avec l'anti neutrino)

[Deedee81]

C'est un peu une lapalissade, n'aurais-tu point fourché des neurones dans cette réponse?

J'ai dû appliquer une symétrie CPT à mon cerveau

Je voulais dire :

"la demi vie des antiparticules est la même que celle des particules (c'est aussi une conséquence du théorème CPT)."

D'après ce que j'ai compris, la "charge" pour l'interaction faible est l'isospin.
il est nul pour les quarks, electrons et neutrinos quand ils sont droits.
sinon on a les charges suivantes pour les particules gauche:
neutrino : 1/2
electron : -1/2
quark up : 1/2
quark down : -1/2

ainsi un neutron gauche (udd) d'isospin -1/2 donnera;
un proton gauche (udu = 1/2) un electron gauche (-1/2) et un anti neutrino-gauche
(-1/2)
pour les antiparticules on change les signes (comme ci dessus avec l'anti neutrino)

Merci,

D'accord, je crois que je vois le lien avec les symétries de jauge.

Mais j'ai quelques droles de lacunes à combler moi

[gatsu]

Toutefois, ça reste théorique, les effets gravitationnel sur l'antimatière sont seulement en cours.

Cela me rappelle une brève discussion de groupe récente que je suis honoré d'avoir eu avec Mickael Fisher où il expliquait que lors d'une manip qui avait été faite pour voir si le positon et l'électron tombait de la même façon, toute l'étude expérimentale s'était résumée à un incroyable travail de physique des matériaux pour étudier en détail les propriétés (rugosité, electrique, thermique etc...) du detecteur lui même pour enlever tous les biais possibles dans le signal vis à vis de la détection des particules elles mêmes.

Difficile de parler de distance en MQ. Il faut juste que leurs fonctions d'ondes se recouvrent ce qui donne une annihilation avec une certaine probabilité. Typiquement, ça doit être des distances de l'ordre de la taille d'un proton.

C'est l'un des seuls points où nos avis sont divergents. Ou du reste je pense que ta première remarque sur le recouvrement des fonctions d'onde est bonne mais que l'estimation qui suit avec la taille du proton est très sous estimée et de surcroit non reliée à la première remarque.


Cela étant, je te remercies du rappel sur l'hélicité du neutrino, j'ai du l'entendre une fois mais ne pas assimiler ce que cela voulait dire .

Concernant l'antimatière, je me rends compte que la relativité restreinte est suffisante pour en rendre compte...mais est-elle nécessaire (en un sens trivialement oui parce que l'électrodynamique est intrnsèquement relativiste mais bon...je me pose la question quand même) ?

[Penangol]

Oui.
Tant qu'on ne considerait que (expression classique), tout allait bien. Les problemes ont commence avec la formulation relativiste , donc a priori . La solution d'energie positive est interpretee comme de la matiere, celle d'energie negative comme de l'antimatiere.

[dragounet]

Oui.
Tant qu'on ne considerait que (expression classique), tout allait bien. Les problemes ont commence avec la formulation relativiste , donc a priori . La solution d'energie positive est interpretee comme de la matiere, celle d'energie negative comme de l'antimatiere.

Salut Penangol, très bonne remarque.

Donc l'antimatière peut donner l'énergie négative pour tenir ouvert un trou de vers.

Ha autre chose, ta signature m'intrigue, quest-ce que tu as contre les dragons ?

[Penangol]

Oula, ne me fais pas dire ce que je n'ai pas dit
Je ne connais rien a la theorie des trous de ver, mais je doute que ce soit aussi simple que "l'antimatiere les tient ouverts". Ce que j'ai raconte sur les solutions d'energies negatives n'est qu'une interpretation des resultats.

Et j'ai rien contre les dragons en general, tant qu'ils restent dans leur coin et moi dans le mien.

[gatsu]

Oui.
Tant qu'on ne considerait que (expression classique), tout allait bien. Les problemes ont commence avec la formulation relativiste , donc a priori . La solution d'energie positive est interpretee comme de la matiere, celle d'energie negative comme de l'antimatiere.

Oui c'est ça les versions avec les mains si j'ose dire. Mais le sens d'une energie négative n'est pas claire dans ce contexte. C'est pour ça qu'il faut attendre le traitement quantique pour l'interpréter comme une fréquence négative plutot que comme une énergie négative qui n'a pas de sens ici.

Cela étant ma question était plutot sur la remarque de deedee qui consistait à dire que l'existence "naturelle" de l'antimatière provenait de la symétrie CPT. Cette symétrie peut a priori être appliquée aux lois de Newton qui sont covariantes sous des changements de référentiels galiléens non ?

Si tel est le cas je me demande donc quelle est la condition nécéssaire pour l'apparation de cette symétrie.

[Deedee81]

Salut,

C'est l'un des seuls points où nos avis sont divergents. Ou du reste je pense que ta première remarque sur le recouvrement des fonctions d'onde est bonne mais que l'estimation qui suit avec la taille du proton est très sous estimée et de surcroit non reliée à la première remarque.

Ah oui, c'est possible. Je sous estime peut-être de beaucoup l'étalement de la fonction d'onde du proton dans un cas pratique.

[invitefa94d55c]

7- De l’anti matière tombe dans un trou noir, va-t-elle être recrachée durant l’évaporation du trou noir sous forme de matière ou d’antimatière ?

Bonsoirs !

Je v'est juste effleuré le sujets car beaucoups ne sons pas d'accord sur la mécanique des trou noir, en maths toute est possible, mais sa ne l'est pas toujours sur le plan physique.

Spin : Le spin de l'électron est une sorte de minuscule aimant, il interagit avec des matériaux possédant aussi une aimantation, tels les matériaux ferromagnétiques, il y a aussi la spintronique dans le domaine quantique d'interaction, spin orbite.

Au niveau de la mécanique du trou noir, l'orbite des spin particulair qui tombe vers la singularité se syncronise, alors que se sois de la matièrre ou de l'anti-matière qui tombe dans le trou noir cela change rien, cela est le fait de la sycronisation des charge électrique, quel sois négative ou positive ils vons être fragmanté et défragmanté vers leur pôle désigné.

Je v'est sité un principe mécanique d'ionisation, c'est a dire que les électrons son arraché au fer, se principe se produit sur le soleil, affin de compendre celui la fragmantation des particules qui tombe dans le trou noir.

Près du soleil (jusqu'à deux fois son rayon) se situe la basse couronne. Celle-ci est peu dense mais très chaude (jusqu'à 10 millions de degrés). On trouve dans cette partie de la couronne des éléments très fortement, voir complètement ionisés (dépourvus d'électrons); ce phènomène est dû à la chaleur excessivement élevée de la basse couronne.

De la famille des lepton l'électron est de charge négative, donc si l'électron d'une particule peut être ainsi arracher a sa particule, on peut considérer que le proton aussi peut être arracher a sa particule, le neutron va être réorganiser en zone tampon.(Dans un trou noir)

Bon j'arrête la,

[Castitatis]

tu parles d'ionisation, mais la température aux abords d'un trou noir n'est pas forcement aussi élevée pour produire une ionisation