Quantique / poids

[daryl75]

Bonsoir,
Tout dabord ce que je vais vous dire peux vous sembler étrange mais cette idée vient de me traverser l'esprit et me tracasse..
Bon, vous connaissez tous la théorie d'isaac Newton sur le poids et sa fameuse pomme
Donc d'après isaac P=mg ce qui signifierais que tout elément comportant une masse est soumis par son poid et donc toute masse proche de la terre et soumis par son poids devrait être atiré par le centre de la terre, on est d'acoord?

Bon maintenant, qu'est ce qu'un photon?
Le photon est la particule associée aux ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière.

Q´est ce qu'une particule?
les particules élémentaires en sont ses constituants les plus infimes actuellement connus, et sont décrites par le modèle standard de la physique des particules.

Bon jusque la rien de bien étonnant, maintenant connaissez vous la théorie des cordes? De manière générale est explique que tout corps, tout notre monde est définis par des "cordes" ondulatoire infiniement petite qui son des énergies

Or une énergie se definie pas une masse n'est ce pas?
E=mc^2

Donc si je comprends bien, la plus petite infinie particule élémentaire contiendrait tout de même une masse, donc un photon à une masse et devrait être soumi par son propre poid non?
Et par conséquent proportiennelement à sa masse, le poid devrait être important et devrait modifier la trajectoire des rayons lumineux non?

Cela peut paraitre absurde et je me trompe surment (forcément je dirais même) mais pourquoi un photon ne serrait pas soumis par son poid? S'il ne l'es pas alors qu'il a une masse cela signifierait que le poid n'est pas maniere gênérale pas défini par P=mg mais que dans le milieu macroscopique.

Merci de m'avoir lu et désolé pour les fautes
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[Jeanpaul]

Un photon est soumis à la gravité, on peut même dire qu'il tombe. Première preuve : la déviation d'un faisceau lumineux par une grosse masse, cela a été vu au début du 20ème sièle lors d'une éclipse : les étoiles vues près du Soleil semblaient avoir bougé.
Seconde preuve : l'énergie des photons augmente quand ils tombent. Cela a été observé je crois vers 1950, via l'effet Mössbauer, c'est très faible évidemment.

[albanxiii]

Bonjour,

Seconde preuve : l'énergie des photons augmente quand ils tombent. Cela a été observé je crois vers 1950, via l'effet Mössbauer, c'est très faible évidemment.

Très faible en effet !
Il s'agit de l'expérience de Pound et Rebka : http://en.wikipedia.org/wiki/Pound%E...bka_experiment (voir les liens en bas de page pour plus de détails).

@+

[gatsu]

Bonjour,



Très faible en effet !
Il s'agit de l'expérience de Pound et Rebka : http://en.wikipedia.org/wiki/Pound%E...bka_experiment (voir les liens en bas de page pour plus de détails).

@+

Salut,

Le fait que l'énergie des photons augmente quand ils tombent, n'est ce pas simplement l'effet Doppler gravitationel ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Bonjour,

Attention :

Or une énergie se definie pas une masse n'est ce pas?
E=mc^2

1) Cette formule n'est valable que pour des particules au repos (on utilise maintenant un concept de masse invariante).

Sinon il faut utiliser la formule complète :


Pour le photon, elle se réduit à :


formule aisée à vérifier par diverses expériences (par exemple avec un moulin à lumière)

2) Oui, le photon a un poids. Mais pour le photon, il faut se méfier de la gravitation newtonienne. Il faut passer à la relativité générale où le mouvement d'un corps dans le champ de gravitation est dû à la déformation de l'espace-temps. Elle affecte donc même un objet sans masse comme le photon.

3) La conclusion a laquelle tu est arrivé est une conclusion correcte obtenue par un raisonnement erroné. Hé bien figure-toi que ce n'est pas nouveau. Cela avait déjà été prédit. Sauf qu'un calcul précis donne avec la théorie de Newton une déviation deux fois plus faible (que la RG) pour les rayons lumineux.

Phénomène qui a été mesuré et vérifié (confirmant la supériorité de la théorie d'Einstein) par Eddington la première fois (éclipses, comme l'a aussi rappelé Jean-Paul).

[Deedee81]

Le fait que l'énergie des photons augmente quand ils tombent, n'est ce pas simplement l'effet Doppler gravitationel ?

Si.

Cela colle d'ailleurs avec la conservation de l'énergie (l'énergie potentielle de gravitation se transforme en énergie du photon). Même pas besoin de la RG pour ça (c'est bien expliqué dans le livre Gravitation de MTW)

[daryl75]

Merci de vos réponses, et désolé pour pon raisonnement érroné, mais avec mon maigre niveau de physique (niveau classe préparatoire) j'essai de comprendre des phénomes que je n'ai pas étudié

mais alors pourquoi un laser n'a pas une trajectoire descendante si il est soumis par son poids?
Proportionnelement à son "corps" le poid du photon devrait être important

[Deedee81]

Merci de vos réponses, et désolé pour pon raisonnement érroné, mais avec mon maigre niveau de physique (niveau classe préparatoire) j'essai de comprendre des phénomes que je n'ai pas étudié

Ne soit pas désolé. Dans le cadre newtonien, c'était tout à fait valable. Et comme Newton y avait pensé aussi (sans le E=mc², évidemmen ) je serais même très fier

mais alors pourquoi un laser n'a pas une trajectoire descendante si il est soumis par son poids?

C'est le cas mais c'est impossible à détecter. La déviation est trop faible. Imaginer que tu lances un caillou à, disons, un milliard de kilomètres par heure, il va aller pratiquement tout droit sans fléchir d'un iota (ne pas oublier que la déviation ne dépend pas du poids, c'est le principe d'équivalence, Galilée : tous les corps tombent à la même vitesse, ce qui reste vrai en physique relativiste).

Proportionnelement à son "corps" le poid du photon devrait être important

Ca je ne comprend pas (mais il me semble que ma dernière remarque ci-dessus y répond).

[Deedee81]

La déviation des rayons lumineux par le Soleil c'est 1.75 seconde d'arc. Soit un demi millième de degré. C'est minuscule.

Et c'est la déviation provoquée par le Soleil (qui a une masse autrement plus grande que la Terre) sur une trajectoire passant à coté du Soleil (des centaines de millier de kilomètres).

Ceci pour dire qu'un laser sur Terre, on n'a aucune chance de mesurer sa déviation. Peut-être avec le laser qui envoie des impulsions vers la Lune ? (et encore, ce ne serait pas évident : il ne revient que quelques photons a chaque pulse, il faut quelque chose à comparer pour dire que ça dévie, le rayon part verticalement. Bref, tout ce qu'il faut pour ne rien détecter ).

[daryl75]

Oui merci tu réponds bien à ma question, donc tout est question de vitesse.
Par exemple un rayon lumineux horizontale à une vitesse plus faible qu'un rayon lumineux vertical du coup?
Mais comme la vitesse est trop important, on ne voit aucune différence que ce soit dans la différence de vitesse ou de trajectoire

[albanxiii]

Re,

Le fait que l'énergie des photons augmente quand ils tombent, n'est ce pas simplement l'effet Doppler gravitationel ?

Oui. Je complétais juste la réponse de Jeanpaul, sans trop savoir à quelle question il répondais

Cela colle d'ailleurs avec la conservation de l'énergie (l'énergie potentielle de gravitation se transforme en énergie du photon). Même pas besoin de la RG pour ça (c'est bien expliqué dans le livre Gravitation de MTW)

Mais il faut quand même faire intervenir le potentiel de gravitation.
Malheureusement, je n'ai pas ce livre... un jour peut-être...

@+

[Amanuensis]

Mais il faut quand même faire intervenir le potentiel de gravitation.

Curieusement, même pas. Suffit de la RR et de choisir le référentiel de chute libre comme étant "l'inertiel". Ce n'est pas le potentiel qui intervient mais juste l'accélération. De fait, le décalage ne dépend que de cette accélération, c'est cinématique. Si on fait l'expérience en "apesanteur" et qu'on donne la même accélération constante à la source et à l'observateur, il constatera le même décalage. C'est le principe d'équivalence!

Que la RG n'intervienne pas est clair quand on réalise que la RG parle des effets de la courbure de l'espace-temps, et que la gravitation est un effet de cette courbure ; or elle n'intervient pas dans le cas en question. (Résultat identique en espace-temps plat, en prenant une autre "cause" à l'accélération.)

Pour s'y retrouver quant à l'énergie on introduit un potentiel de pesanteur, dont l'origine n'est pas nécessairement la gravitation.

La bonne question est pourquoi faut choisir le référentiel de chute libre plutôt que le référentiel terrestre ! Et là, faut la RG...

[gatsu]

Curieusement, même pas. Suffit de la RR et de choisir le référentiel de chute libre comme étant "l'inertiel". Ce n'est pas le potentiel qui intervient mais juste l'accélération. De fait, le décalage ne dépend que de cette accélération, c'est cinématique. Si on fait l'expérience en "apesanteur" et qu'on donne la même accélération constante à la source et à l'observateur, il constatera le même décalage. C'est le principe d'équivalence!

Que la RG n'intervienne pas est clair quand on réalise que la RG parle des effets de la courbure de l'espace-temps, et que la gravitation est un effet de cette courbure ; or elle n'intervient pas dans le cas en question. (Résultat identique en espace-temps plat, en prenant une autre "cause" à l'accélération.)

je ne suis pas sûr de piger... ce que tu dis est vrai en général ou bien dans le cas d'une accélération supposée uniforme et constante ? je croyais que la difference entre la RG et la RR étendue i.e. incluant les référentiels inertiels est que justement dans le premier cas le principe d'équivalence était local alors que dans le second cas il est global (c'est un simple changement de carte mais la métrique est toujours plate).

[Amanuensis]

je ne suis pas sûr de piger... ce que tu dis est vrai en général ou bien dans le cas d'une accélération supposée uniforme et constante ?

Supposé uniforme et constante. Mais c'est une excellente approximation pour une expérience aussi "locale" que celle décrite.

je croyais que la difference entre la RG et la RR étendue i.e. incluant les référentiels inertiels est que justement dans le premier cas le principe d'équivalence était local alors que dans le second cas il est global (c'est un simple changement de carte mais la métrique est toujours plate).

Je ne comprends pas bien cette manière de présenter les choses. Dans les deux cas c'est la même chose si on ne s'intéresse qu'à ce qui se passe localement, non? On peut parler d'appliquer localement la RR sans avoir besoin d'une extension "globale", somme toute assez artificielle, non ?

Le point important, c'est le principe d'équivalence (faible) : qu'on puisse appliquer localement la RR en prenant comme référentiels inertiels ceux qui annulent la partie "uniforme et constante" de la pesanteur (et donc le seul effet gravitationnel, puisque "localement" doit se comprendre comme la possibilité de négliger les effets du second ordre et plus).