Temps et physique quantique

[JSA]

Bonjour,

J'aimerai comprendre comment la physique quantique voit le temps.
Je sais que les équations de Dirac "lient" physique quantique et relativité restreinte.
Mon niveau en math étant ce qu'il est je n'ai pas très bien compris les implications de ces équations.
D'autre part j'ai entendu E. Klein dire (si je me souviens bien...) que la physique quantique voyait le temps d'une façon linéaire.
Un exemple pour mieux situer mes interrogations :
- Dans l'expérience de la double fente, un photon est-il considéré comme relativiste du fait de sa vitesse ?
Autrement dit son temps s'écoule-t-il différemment du mien observateur de l'expérience ?
- De même, un électron qui évolue autour de son noyau a-t-il un rapport au temps différent de celui de son noyau ?
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[Deedee81]

Bonjour,

La mécanique quantique ne donne pas un statut particulier au temps, il reste le même qu'en mécanique classique ou en relativité restreinte.

La plupart des outils mathématiques utilisent d'ailleurs un repère privilégié ce qui oblige à vérifier la covariance relativiste.

Un photon est toujours considéré comme relativiste, bien que dans bon nombre d'expérience cela n'a pas d'importance. On travaille dans un seul repère, celui du laboratoire, et les effets relativistes n'interviennent pas. Par ailleurs, l'expression "le temps du photon" n'a guère de sens (son temps propre est nul).

Pour un électron, ça dépend. Dans les atomes légers, la vitesse (ou plutôt la vitesse moyenne, obtenue à partir de sa fonction d'onde) de l'électron est faible devant celle de la lumière. La relativité n'introduit que des corrections (pas nécessairement négligeables). Par contre pour des atomes plus lourd, les électrons périphériques peuvent avoir une vitesse qui est une fraction importante de la vitesse de la lumière. La mécanique classique non relativiste devient inapplicable. Les effets de la relativité sont important et ils sont par exemple indispensables pour expliquer.... la couleur de l'or !

Le temps de l'électron est effectivement différent dans ce cas, mais, bon, cela n'a guère d'importance : il n'y a rien de plus immuable qu'un électron et on ne travaille jamais dans le référentiel de l'électron. Outre que ce serait compliqué, je ne suis même pas sûr que cela ait un sens vu le "flou quantique".

[JSA]

Merci de votre réponse.

Elle m'a permis de constater l'ampleur de mes lacunes !
Si vous avez un ouvrage à me conseiller pour parfaire mes connaissances balbutiantes sur ce sujet je suis preneur.

J'aimerai savoir si les affirmations suivantes sont justes :
- La montre du photon est arrêtée alors que celle du chercheur dans le laboratoire fait sont tic-tac habituel.

- La montre de l'électron indique une heure différente de celle de son noyau et différente aussi de celle du chercheur dans le laboratoire.

-> comme dans le monde macroscopique ?

[philname]

Bonjour,

La mécanique quantique ne donne pas un statut particulier au temps, il reste le même qu'en mécanique classique ou en relativité restreinte.

La plupart des outils mathématiques utilisent d'ailleurs un repère privilégié ce qui oblige à vérifier la covariance relativiste.

Un photon est toujours considéré comme relativiste, bien que dans bon nombre d'expérience cela n'a pas d'importance. On travaille dans un seul repère, celui du laboratoire, et les effets relativistes n'interviennent pas. Par ailleurs, l'expression "le temps du photon" n'a guère de sens (son temps propre est nul).

Pour un électron, ça dépend. Dans les atomes légers, la vitesse (ou plutôt la vitesse moyenne, obtenue à partir de sa fonction d'onde) de l'électron est faible devant celle de la lumière. La relativité n'introduit que des corrections (pas nécessairement négligeables). Par contre pour des atomes plus lourd, les électrons périphériques peuvent avoir une vitesse qui est une fraction importante de la vitesse de la lumière. La mécanique classique non relativiste devient inapplicable. Les effets de la relativité sont important et ils sont par exemple indispensables pour expliquer.... la couleur de l'or !

Le temps de l'électron est effectivement différent dans ce cas, mais, bon, cela n'a guère d'importance : il n'y a rien de plus immuable qu'un électron et on ne travaille jamais dans le référentiel de l'électron. Outre que ce serait compliqué, je ne suis même pas sûr que cela ait un sens vu le "flou quantique".

Mais un photon a-t-il vraiment un temps nul dans son référentiel ?

Pourquoi connaitre le temps référentiel du photon dans le vide ? Car pourvoir éventuellement déduire s'il a une masse si infime soit-elle ! Car c'est paradoxale, si le photon aurait une masse il lui faudrait une certaine énergie pour pouvoir atteindre la vitesse maximale. Hors sait-on réellement s'il possède une masse ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[albanxiii]

Bonjour,

Mais un photon a-t-il vraiment un temps nul dans son référentiel ?

Oui, puisque c'est la définition du temps propre.

@+

[invite6754323456711]

Oui, puisque c'est la définition du temps propre.

Quel peut être le sens physique donné aux mots "référentiel du photon" ? Et par la suite l'application du concept de temps propre ? Dans quel cadre a été défini la notion de "photon" relativiste/quantique/autre ?

Patrick

[Amanuensis]

Mais un photon a-t-il vraiment un temps nul dans son référentiel ?

Non, cela n'a pas de sens. Pas de référentiel défini, et la notion de "temps nul" n'a pas plus de sens que dire "un réel strictement positif nul" ou "une droite des réels réduite à un point".

Genre d'expression de mauvaise vulgarisation, a déconseiller à ceux qui cherche à comprendre en profondeur. Mais adaptée à autre lectorat, peut-être assez vaste.

Hors sait-on réellement s'il possède une masse ?

On ne "sait" rien en physique. Le modèle avec un photon de masse nulle colle parfaitement avec toutes les observations, et cela justifie parfaitement qu'on garde un tel modèle.

[Deedee81]

Salutn

J'aimerai savoir si les affirmations suivantes sont justes :

Les deux. Même avec le fait que la vitesse de l'électron n'est pas précise (because principe d'indétermination), il n'est pas immobile.

Pour ce qui est d'un ouvrage, peux-tu préciser ce que tu recherches ? (d'autres te répondront probablement, je suis en congé). Mécanique quantique ? Relativité ? Technique ? Plutôt vulgarisation ?

[JSA]

Salut Deedee81,

J'essaie de comprendre le temps. Modestement à mon niveau...
J'arrive à des idées parfois bizarre du genre :
le temps est peut être discret ;
seul existent l'instant présent : le passé comme le futur étant le fruit de nôtre mémoire et de notre capacité à nous projeter dans l'avenir ;
j'essaie de comprend la représentation de l'univers blocs en "miche de pain" où on découpe des tranches d'un temps qui m'a tout l'air absolu alors
qu'on le prétend relatif;
etc.

Mes interrogations sur le temps et la physique quantique concernent :
- les idées de superpositions, le rôle de la mesure et le fait que le temps pourrai, peut-être, avoir un rôle à jouer dans cette histoire.
- plus généralement, j'aimerai comprendre comment les physiciens quantiques se représente le temps à l’échelle microscopique.

Pour info je devrais recevoir demain ce bouquin : Regards sur la matière -- B. D' Espagnat;Etienne Klein
J'espère que ce n'est ni un ouvrage de vulgarisation ni un livre pour expert... un entre deux m'irait bien.

J'attend vos conseils de lecture.