Origine des particules virtuelles support de force

[Nicolas321]

Bonjour,

Je me posais la question de savoir comment les particules chargees creent les particules virtuelles.

Est-ce reellement les particules qui les creent ou bien utilisent-elles les particules virtuelles creees par l'espace?

Par exemple, pour l'electromagnetisme, la permittivite et la permeabilite influent sur l'intensite de la force et pourtant elles sont des proprietes de l'espace. Est-ce que faire varier la permittivite ne revient pas par exemple a faire varier la quantite de photons virtuels crees par l'espace?

On peut faire une analogie avec une partie de tennis ou les balles apparaitraient spontanement dans l'espace. Le nombre de raquettes, par analogie, serait l'equivalent des charges, et determinerait le nombre de balles echangees.

Donc, est-on sur que les particules virtuelles support de forces sont bien creees par les particules, sachant de plus qu'on ne peut pas les detecter directement?

Merci et bonne journee,
Nicolas.

( desole si je dis des sottises, j'essaye juste de comprendre. )
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[Futura001]

Salut,

De ce que j'ai compris, il faut imaginer le vide comme un espace "grouillant", des particules apparaissent du vide soit si tu lui fournis assez d'énergie (collisionneur), soit au contacte d'un "germe" qui est ta particule chargé par exemple.
J'ai lu une hypothèse (je l'avais mise sur le site mais ça fait parti des messages perdus) qui présente le vide proche autour d'un électron comme quelque chose qui tourne autour de lui, lui donnant son spin, et "par moment" il y a apparition d'un nouvel électron, l'autre se recombinant avec le positron de la paire virtuelle "électron-positron", c'est beau )
jette un œil à http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectron

A+

[albanxiii]

Bonjour,

En physique quantique, pour décrire un processus, on envisage toutes les possibilités pour que ce processus se produise.

Et quand on regarde la façon dont les interaction sont décrites par la théorie, on a plusieurs chemins possible pour arriver au même résultat. Mais dans certains chemins, des particules de départ sont détruites et des particules d'arrivée sont créées. Entre les deux, on passe par des particules virtuelles.

(et pour avoir la probabilité du processus on fait la somme de toutes les amplitudes de tous les "chemins" possibles, et on élève son module au carré.... on peut aussi se limiter à certains "chemins", et avoir une approximation).

@+

[Nicolas321]

Bonjour,

Merci pour vos reponses.

C'est exactement le genre de questions que je me posais. Comment peut-on etre sur que l'on a toujours a faire aux memes particules? Les particules reelles pourraient bien s'annhiler avec des anti-particules apparaissant juste a cote, et etre remplacees par l'autre particule virtuelle.

Si par exemple le soleil envoie un electron a la Terre, quelle est la probabilite qu'on recoive bien celui qui a ete emis? Est-ce que ca se produit toutes les minutes ou toutes les 10^-20 secondes?

De plus, est-ce que toutes ces collisions ne font pas zigzagger les particules a longueur de temps?

Et est-ce que ce sont bien les particules qui creent les particules virtuelles support de force, ou bien elles utilisent les particules virtuelles qui apparaissent autour d'elles?

Nicolas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite50625854]

Bonjour,

Je pense qu'il faut bien comprendre le commentaire d'Albanxiii :

Et quand on regarde la façon dont les interaction sont décrites par la théorie, on a plusieurs chemins possible pour arriver au même résultat. Mais dans certains chemins, des particules de départ sont détruites et des particules d'arrivée sont créées. Entre les deux, on passe par des particules virtuelles.

Donc théoriquement on considère toute les possibilites... Et c'est la somme ponderee de chaque contribution "virtuelle". Qui donne le resultat.

Le resultat final est celui qui minimise l'action ("ligne droite" dans l'espace)

Experimentalement a part generer un electron, et constater sa detection plus loin on ne peut pas savoir grand chose.
Est-ce le meme ? N'est meme pas une question qui fait sens je pense...
Pas de trajectoire, mais une infinité de contribution de tous les chemins possible.

Les particules virtuelle sont appellees ainsi, car il n'y a pas de raison d'en considérée une, plutôt qu'un autre. (Un simple artifice de calcul, meme si cette question fait debat...)

[Amanuensis]

(Un simple artifice de calcul, meme si cette question fait debat...)

Oui. Mais ce débat pose un gros problème pour répondre à la question.

En effet celle-ci est posée totalement en termes "ontologiques", on y parle des particules virtuelles comme on parlerait de points matériels en mécanique classique.

De l'autre côté, quelle que soit la réponse qu'on donne au débat en question, les particules virtuelles n'apparaissent que dans les calculs, et ne tirent leur intérêt que de l'efficacité prédictive des calculs.

Répondre à la question du message #1 sans prendre partie dans ledit débat tient de l'acrobatie conceptuelle.

[coussin]

Ah bon ? Y a débat ?

[curieuxdenature]

Et est-ce que ce sont bien les particules qui creent les particules virtuelles support de force, ou bien elles utilisent les particules virtuelles qui apparaissent autour d'elles?

Nicolas.

Bonjour Nicolas321

C'est dans l'énergie de liaison qu'il y a entre les particules qu'apparaissent les particules virtuelles, il faut donc au moins deux morceaux en interaction pour les "voir", je pense donc qu'elles n'apparaissent pas au petit bonheur la chance dans le vide si c'est le sens de la question.

Sans parler des photons, le cas de figure le plus connu est l'enveloppe de mésons Pi qu'on trouve autour des nucléons en interaction.
Le méson Pi a la plus grande probabilité d'apparaitre, ensuite vient le méson K parce qu'il est nettement plus lourd, et plus la masse augmente, moins une particule virtuelle candidate a la probabilité de naitre, en plus d'une portée de plus en plus courte.

En clair, on peut faire un parallele entre une charge électrique et une charge mesique, l'une autour des particules chargées et l'autre autour des nucléons (proton et neutron "envoient" les 3 mésons (+, -, neutre) selon leur partenaire respectifs, tout comme un proton et un electron "s'envoient" des photons entre eux)).
La difference importantes entre ces deux cas est la portée, la masse nulle du photon autorisant une portée théorique infinie.



source : "Les particules élémentaires" par Théo Kahan, collection "Que sais-je" 1969, page 91.

[mariposa]

Bonjour,

Les particules virtuelles sont comme un artefact du calcul de perturbations (représentées par les lignes internes dans les diagrammes de Feymann).

Dans le cas de l'électrodynamique quantique Les "photons virtuelles" sont des termes mathématiques qui représentent les forces réelles entre 2 électrons. Cela est du au fait que les termes mathématiques (appelés propagateurs-fonctions de Green) qui représentent la propagation des photons réels servent également a représenter les forces dans un calcul de perturbation.

Pour mieux comprendre de quoi il s'agit il faut étudier la théorie des perturbations classique d'un cours de première année de MQ. Les éléments de matrices non diagonaux de la perturbation dans la base non perturbée deviennent en électrodynamique quantique les lignes internes des diagrammes de Feymann.

[Amanuensis]

Ah bon ? Y a débat ?

En tout cas il suffit de lire les messages sur ce fil pour constater qu'on ne s'y exprime pas en termes de "termes dans un calcul"...

[invite6754323456711]

En tout cas il suffit de lire les messages sur ce fil pour constater qu'on ne s'y exprime pas en termes de "termes dans un calcul"...

Ce qui semble montrer que bon nombre ont besoin de se construire une image dans le matériau donnée par nos sens (notre perception directe). Raisonner sur des notions abstraites au sens éloignées de nos perceptions directes, semble être un exercice qui à du mal à proposer du "sens" qu'en bien même l'objectif prédictif soit atteint. « Prédire n'est pas expliquer» disait le mathématicien français René Thom, mais la difficulté reste de savoir ce que l'on cherche comme signifié pour le mot expliquer.

L'apprentissage est un processus très complexe.

Patrick

[coussin]

En tout cas il suffit de lire les messages sur ce fil pour constater qu'on ne s'y exprime pas en termes de "termes dans un calcul"...

Comment cela est discuté ici, sur les forums Future-Sciences, est une chose. Ce qui est sûr c'est qu'il n'y a aucun "débat" concernant les particules virtuelles dans la communauté scientifique…

[mariposa]

Comment cela est discuté ici, sur les forums Future-Sciences, est une chose. Ce qui est sûr c'est qu'il n'y a aucun "débat" concernant les particules virtuelles dans la communauté scientifique…

Bonjour,

Effectivement, il n'y a pas a avoir de débats dans la communauté scientifique et heureusement.

Pour ceux qui veulent comprendre pourquoi on utilise ce genre de termes voici l'exemple le plus simple.

Soit un atome dans l'état fondamental |0> d'énergie E° solution de H°.

Soit une perturbation de champ électrique E qui correspond a un hamiltonien de perturbation dipolaire H1 = E.r

Au premier ordre de perturbation L'énergie perturbée vaut E1 = <0|r|0>.E

Attention de ne pas confonde les énergie E et le champ électrique E (en caractère gras).

Supposons pour des raisons de symétrie que E1=0

Il faut donc pousser au second ordre pour calculer E2

E2 = <0|r|n><n|r|0>.E2/(E°-En)

ou En sont les états excités.

Si le champ électrique est périodique (une onde électromagnétique) de pulsation w on a:

E2 = <0|r|n><n|r|0>.E2/(E°+hw-En) avec sommation sur tous les n

Quelle est l’interprétation de cette expression?

Si En-E° = h.w les photons sont absorbés a la condition de résonance et l'atome passe dans un état excité.

Que passe-t-il si hw < En-E° ?

Pour un champ électrique statique (w=0) cela correspond a une déformation de l'atome (une polarisation).

Pour un champ électromagnétique cela correspond a une déformation dynamique qui peut être décrit par des passages virtuels (le photon est virtuellement absorbé) dans
les états excités (termes <0|r|n> ) et retour a l'états fondamental (termes <n|r|0> )

On voici ainsi le rôle que joue les éléments non diagonaux de la perturbation, ils représentent une transition virtuelle dans la mesure ou à la condition de résonance ils représentent une transition réelle. On voit ainsi le rapport du "concept" virtuel en rapport avec la théorie des perturbations. En électrodynamique quantique les éléments diagonaux vont devenir les lignes internes des diagrammes de Feymann.

[Nicolas321]

Bonjour Mariposa,

Merci pour cette explication detaillee.

Pour un champ électromagnétique cela correspond a une déformation dynamique qui peut être décrit par des passages virtuels (le photon est virtuellement absorbé) dans
les états excités (termes <0|r|n> ) et retour a l'états fondamental (termes <n|r|0> )

Je ne suis pas sur de comprendre le terme "passages virtuels". L'atome passe-t-il reellement de l'etat excite a l'etat non excite? Est-ce qu'il y a un genre de probabilite qui fait passer l'atome d'un etat non-excite a un etat excite quand le photon n'a pas l'energie de resonance?

Et le photon dit "virtuel" n'a pas assez d'energie pour garder l'atome excite, c'est bien cela?

Desole si c'est basique, je n'y connais rien.

Nicolas.

[Nicolas321]

Bonjour Nicolas321

C'est dans l'énergie de liaison qu'il y a entre les particules qu'apparaissent les particules virtuelles, il faut donc au moins deux morceaux en interaction pour les "voir", je pense donc qu'elles n'apparaissent pas au petit bonheur la chance dans le vide si c'est le sens de la question.

Sans parler des photons, le cas de figure le plus connu est l'enveloppe de mésons Pi qu'on trouve autour des nucléons en interaction.
Le méson Pi a la plus grande probabilité d'apparaitre, ensuite vient le méson K parce qu'il est nettement plus lourd, et plus la masse augmente, moins une particule virtuelle candidate a la probabilité de naitre, en plus d'une portée de plus en plus courte.

En clair, on peut faire un parallele entre une charge électrique et une charge mesique, l'une autour des particules chargées et l'autre autour des nucléons (proton et neutron "envoient" les 3 mésons (+, -, neutre) selon leur partenaire respectifs, tout comme un proton et un electron "s'envoient" des photons entre eux)).
La difference importantes entre ces deux cas est la portée, la masse nulle du photon autorisant une portée théorique infinie.

Pièce jointe 224465

Bonjour Astrocurieux,

Tres interssant, et merci pour le schema.

Est-ce qu'il est absolument impossible qu'une charge ( ou l'espace) cree une particule reelle? Ce que je veux dire, c'est que plutot que de creer une particule virtuelle qui contient beaucoup d'energie comme le meson K, pourquoi la particule chargee ou l'espace ne pourraient-ils pas creer une particule qui contient moins d'energie comme un meson Pi ou un photon et lui donner plus d'energie cinetique pour la rendre reelle?

Je me posais la question de savoir si c'etait vraiment les particules qui creaient les particules virtuelles parce que 1) on sait que l'espace est capable de les creer, et 2) on a quasiment aucune espece d'idee comment une particule pourrait creer des particules virtuelles.

( ou du moins dans la theorie des cordes ils ont bien cette idee que les particules sont des cordes fermees qui se separent en 2 ou ce genre de trucs mouais je sais pas trop... )

Nicolas.

[mariposa]

[QUOTE=Nicolas321;4558525]Bonjour Mariposa,

Merci pour cette explication detaillee.

Je ne suis pas sur de comprendre le terme "passages virtuels". L'atome passe-t-il reellement de l'etat excite a l'etat non excite?

L'atome ne passe dans l'état excité mais il est déformé par le photon qui peut être vu comme un morceau de champ électrique (c'est le phénomène de polarisation connu en physique classique)

Est-ce qu'il y a un genre de probabilite qui fait passer l'atome d'un etat non-excite a un etat excite quand le photon n'a pas l'energie de resonance?

oui, ce sont les termes <0|r|n> et <n|r|0> qui sont des amplitudes de probabilités

Et le photon dit "virtuel" n'a pas assez d'energie pour garder l'atome excite, c'est bien cela?

oui, tout se passe comme si le photon était absorbé et tout de suite ré-emit.

En bref c'est la mathématique de la MQ qui compte et il faut prendre beaucoup de précautions si l'on veut des images (en MQ c'est toujours périlleux).

[Nicolas321]

Merci Mariposa, je comprends mieux.