Comment des photons arrivent-ils à se cogner dans le LHC ?

[diasoluyalu]

Vu les messages suivant où il se demande comment faire tourner les photos dans le LHC et réussir à les faire se collisionner malgré leur petite taille, je parierais sur le 2nd cas.

Bjr,

En fait, vous avez raison, je ne savais pas que jusque là les expérience dans le HLC ne se faisaient que sur des protons.

Je croyais qu'elles se faisaient aussi avec d'autres particules.

Merci.
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[pm42]

Pour des protons, les accélèrer augmente leur énergie puisqu'ils ont une masse.

Pour des photons, comme vous le faites remarquer, ils sont toujours à la vitesse maximale puisqu'ils n'ont pas masse.
Leur énergie dépend donc uniquement de leur fréquence.

Normalement, les photons se croisent sans interagir mais au dessus d'une certaine énergie ce n'est plus le cas.
Le problème n'est donc pas d'accélérer des particules massives comme au LHC mais de générer des photons de tres haute énergie, dits gamma.
Ce qui n'est pas simple.

Je pense qu'il est plus simple de comprendre ce qui se passe avec les photons si on part du point de vue ondulatoire : on a des champs électromagnétiques qui se superposent. Normalement il ne se passe rien de spécial.
Au delà d'une certaine valeur, le champ électrique est suffisant pour faire 'claquer le vide', comme les étincelles qu'on fait dans l'air.

[Quarkonium]

EDIT : croisement avec pm42 dont je n'avais pas vu le post

Pour ce qui est de la collision de photons : les photons dans le vide vont tous à la même vitesse, c, mais cela ne veut pas dire qu'ils ont la même énergie. Or pour qu'un photon puisse interagir un autre, il faut qu'il puisse de désintégrer en une paire électron/positron ; en effet, l'interaction directe entre photons n'est pas permise par les lois de l'électrodynamique, classique ou quantique. Mais l'électrodynamique quantique autorise un photon à se désintégrer en une paire électron/positron, qui pourra interagir avec un autre photon.

Pour respecter la conservation de l'énergie, cela implique que l'énergie du photon doit être au moins égale à la somme des masses de l'électron et du positron : cela donne une énergie d'environ 1 MeV, ce qui correspond à une longueur d'onde de l'ordre de 10^-12m, donc à la limite entre rayons X et gamma. Il faut donc que tes lasers émettent dans les X très durs/ gammas mous pour commencer à avoir la possibilité de déclencher des interactions photon-photon. Mais cela ne veut pas du tout dire que tu rendras ce phénomène mesurable. Je ne connais pas les détails, mais des faisceaux très lumineux et des photons bien plus énergétiques que le minimum requis doivent être nécessaires, le tout entourés d'une armée de détecteurs.

Au LHC, ils ont utilisé des noyaux d'atomes de plomb (porteurs d'une très grande chargé électrique, donc générant des champs EM très forts) accélérés à de très grandes énergies et se frôlant les uns les autres. Ces noyaux interagissant via l'interaction EM, donc via l'échange de flux de photons très énergétiques. Pour te donner une idée de la difficulté d'observation de ce phénomène, la collaboration ATLAS n'a retenu que 13 événements comme candidats probants d'une interaction photon-photon sur une énorme quantité de données de collisions traitées.

En résumé, mettre deux lasers face-à-face ne serait pas suffisant avec les moyens actuels de notre technologie pour observer ce phénomène.

[diasoluyalu]

EDIT : croisement avec pm42 dont je n'avais pas vu le post

Pour ce qui est de la collision de photons : ... En résumé, mettre deux lasers face-à-face ne serait pas suffisant avec les moyens actuels de notre technologie pour observer ce phénomène.

Bonjour,

Que c'est agréable de lire les explications des futuroscients. C'est comme si vraiment on fait un tourisme VISUEL à l'échelle particulaire même.

Bien merci, et bien disposé à lire tout complément d'explication. Pour moi, TOUT ce qui se dit ici est enrichissant.

Thx.