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Antimatière

  1. andretou

    Date d'inscription
    août 2009
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    54
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    691

    Antimatière

    Bonjour à tous

    Je me pose 3 questions sur ce sujet.
    Quand on met en présence de la matière et de l'antimatière, les masses mises en jeu sont aussitôt converties en rayonnements.

    1/ l'énergie rayonnée est-elle exactement la même avec un électron et un positron qu'avec un électron et un antiproton ?
    2/ en quoi se transforme l'antiproton après collision avec un électron ?
    3/ tout phénomène physique a pour origine l'une des 4 interactions élémentaires ; mais quelle est celle qui intervient dans la réaction d'annihilation matière-antimatière ? Par élimination des trois autres je dirais la gravitation (puisque la réaction s'applique à des particules non nucléaires et à des particules non chargées). Peut-on vraiment dire que la gravitation régit le phénomène d'annihilation matière-antimatière ?

    Merci pour vos réponses

    -----

    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?
     


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  2. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
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    normandie
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    9 196

    Re : antimatière

    1) ce n'est pas du tout la même collision... Donc pas vraiment comparable
    2) c'est sûrement très varié et dépend de l'énergie des particules incidentes. Ce qui est sûr, c'est que dans les produits il y aura au moins un baryon et lepton, et une charge globale de -2
    3) la plupart du temps c'est de l'interaction EM, par exemple l'annihilation d'un electron et d'un positron en un couple de photon relève du même genre de mécanisme que la diffusion d'un photon par un électron. Ça peut aussi être de l'interaction faible si ce sont des Z0 ou un couple W+ W- qui sont émis au lieu de photons, ou de l'interaction forte si ce sont des gluons. Si le graviton existe, une annihilation pourrait peut-être occasionnellement emettre un couple de gravitons (a vérifier), et dans ce cas c'est l'interaction gravitationnel qui est en jeu.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!
     

  3. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Localisation
    Courcelles - Belgique
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    27 407

    Re : antimatière

    Salut,

    EDIT énorme croisement avec mach3. Dans ma réponse sur électron + antiproton, je considérais la situation à basse énergie (quasi repos).

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Quand on met en présence de la matière et de l'antimatière, les masses mises en jeu sont aussitôt converties en rayonnements.
    Ou en diverses particules, s'il y a assez d'énergie (particules suffisamment massives au départ ou énergie cinétique élevée comme dans les accélérateurs de particules).

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    1/ l'énergie rayonnée est-elle exactement la même avec un électron et un positron qu'avec un électron et un antiproton ?
    Non.

    - électron + positron (quasi au repos) => 2 ou 3 photons gammas (selon la parité)
    - proton + antiproton => des photons, des mésons pi, .... une flopée de trucs
    - électron + antiproton => rien ne se passe, au mieux ils se repoussent (même charge électrique). Ils ne peuvent pas s'annihiler car il n'y aurait pas conservation des certaines quantités (comme la charge leptonique, +1 pour l'électron, 0 pour le proton ou pour le photon)

    Ca répond aussi à la question 2.

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    3/ tout phénomène physique a pour origine l'une des 4 interactions élémentaires ; mais quelle est celle qui intervient dans la réaction d'annihilation matière-antimatière ? Par élimination des trois autres je dirais la gravitation (puisque la réaction s'applique à des particules non nucléaires et à des particules non chargées). Peut-on vraiment dire que la gravitation régit le phénomène d'annihilation matière-antimatière ?
    Les interactions mises en jeu sont celles auquel les particules sont sensibles. Et les interactions les plus fortes dominent. Trois exemples :
    - dans l'annihilation électron - positron, l'interaction dominante est l'interaction électromagnétique. On calcule d'ailleurs assez facilement les propriétés du positronium avec l'électrodynamique quantique. L'interaction faible n'introduit que de petites corrections.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Positronium
    - dans l'annihilation proton-antiproton, l'interaction en jeu est l'interaction forte (et l'interaction électromagnétique, non négligeable). Son intensité énorme explique aussi la production de toutes sortes de particules.
    - dans l'annihilation neutrino-antineutrino, la seule interaction disponible (*) est l'interaction faible. Mais, justement, elle est faible : ça rend l'annihilation hautement improbable (d'autant plus que le photon qui devrait être émit est lui insensible à cette interaction). A tel point qu'on ne l'a jamais observé.

    (*) pas tout à fait juste. Il y a aussi l'interaction gravitationnelle. Mais elle est encore plus faible. Tellement faible qu'elle n'intervient jamais dans ces processus.
    Dernière modification par Deedee81 ; 30/08/2017 à 07h01.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  4. Amanuensis

    Date d'inscription
    septembre 2010
    Messages
    21 338

    Re : antimatière

    Juste pour dire qu'il est discutable de classer une collision entre antiproton et électron comme matière-antimatière. (Car cela n'a rien de spécial par rapport à, par exemple, entre proton et électron, ou neutron et électron.)

    Et que c'est la même chose, une fois toutes les charges inversées, qu'une collision proton-positron, ce qui donne une meilleure liste de réponses si on cherche dans la littérature. Par exemple https://www.quora.com/Can-positron-b...-particle-have, où on apprend, en plus d'informations sur ce que cela peut donner, que c'est ce qu'on cherchait à obtenir avec l'expérience Héra (et donc qu'on dispose de résultats d'expérience).
    Dernière modification par Amanuensis ; 30/08/2017 à 08h04.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
     

  5. andretou

    Date d'inscription
    août 2009
    Localisation
    Haute Saintonge
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    691

    Re : antimatière

    Merci à tous pour vos réponses.


    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    - électron + positron (quasi au repos) => 2 ou 3 photons gammas (selon la parité)
    Cela ne nous autorise-t-il pas à dire que l'électron et le positron sont composés de photons gammas ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?
     


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  6. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    27 407

    Re : antimatière

    Salut,

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Cela ne nous autorise-t-il pas à dire que l'électron et le positron sont composés de photons gammas ?
    Non, pour plusieurs raisons. Tout d'abord qu'est-ce qui tiendrait les photons "ensembles", et puisque électron + positron peut donner deux photons, ça voudrait dire qu'un électron serait un photon, ce qui est trivialement faux, et comme les photons sont sans masse et sans charge électrique, d'où viendrait la charge et la masse des électrons ? Enfin, les expériences dans les grandes accélérateurs montrent que l'électron est ponctuel ou presque (de l'ordre du millionième de nanomètre, me souviens plus du chiffre exact mais estimation à partir de l'énergie du LHC), cela signifie que les photons coincés dedans auraient une longueur d'onde incroyablement courte, et donc une énergie fabuleuse, (plusieurs milliards d'élect volt), bien supérieure à l'énergie de repos d'un électron. Il y a aussi le spin qui est très différents (le photon a un spin entier et des combinaisons de spins entiers donnent toujours des spins entiers.... or l'électron a un spin demi-entier).
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  7. andretou

    Date d'inscription
    août 2009
    Localisation
    Haute Saintonge
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    691

    Re : antimatière

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Non, pour plusieurs raisons. Tout d'abord qu'est-ce qui tiendrait les photons "ensembles", et puisque électron + positron peut donner deux photons, ça voudrait dire qu'un électron serait un photon, ce qui est trivialement faux, et comme les photons sont sans masse et sans charge électrique, d'où viendrait la charge et la masse des électrons ? Enfin, les expériences dans les grandes accélérateurs montrent que l'électron est ponctuel ou presque (de l'ordre du millionième de nanomètre, me souviens plus du chiffre exact mais estimation à partir de l'énergie du LHC), cela signifie que les photons coincés dedans auraient une longueur d'onde incroyablement courte, et donc une énergie fabuleuse, (plusieurs milliards d'élect volt), bien supérieure à l'énergie de repos d'un électron. Il y a aussi le spin qui est très différents (le photon a un spin entier et des combinaisons de spins entiers donnent toujours des spins entiers.... or l'électron a un spin demi-entier).
    Mais alors que sont devenus l'électron et le positron, s'ils ne se sont pas transformés en photons gammas ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?
     

  8. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    9 892

    Re : Antimatière

    Physiquement la charge électrique c'est quoi ?

    La charge de l'électron est elle de même nature que la charge du positron ou du proton ?

    Y a t'il une energie associée à cette charge ?

    Je ne sais s'il existe une réponse à ces questions aujourd'hui
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  9. Quarkonium

    Date d'inscription
    janvier 2016
    Localisation
    Orsay
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    149

    Re : antimatière

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    Mais alors que sont devenus l'électron et le positron, s'ils ne se sont pas transformés en photons gammas ?
    Ils se sont "transformés" en photons gamma via l'interaction EM, mais cela ne veut pas dire qu'ils étaient composés de photons à la base.
     

  10. andretou

    Date d'inscription
    août 2009
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    Haute Saintonge
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    691

    Re : antimatière

    Citation Envoyé par Quarkonium Voir le message
    mais cela ne veut pas dire qu'ils étaient composés de photons à la base.
    D'accord. Mais comment démontrer que si un objet A et un objet -A deviennent deux objets B, alors B ne compose pas forcément A et -A ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?
     

  11. Quarkonium

    Date d'inscription
    janvier 2016
    Localisation
    Orsay
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    149

    Re : Antimatière

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Physiquement la charge électrique c'est quoi ?
    La charge électrique d'un objet peut être simplement vue comme sa capacité à interagir avec d'autres via l'interaction EM (comme la masse pour l'interaction gravitationnelle). Ses différences avec la masse sont qu'elle peut être de signe positif ou bien négatif, donnant lieu à une interaction qui peut être soit attractive soit répulsive ; qu'elle est quantifiée, c'est-à-dire que toutes les particules portent (à notre connaissance) un multiple d'une charge électrique élémentaire ; enfin il s'agit d'une quantité conservée dans l'Univers (à notre connaissance encore). Cette conservation peut être comprise par le théorème de Noether comme issue d'une symétrie respectée par le champ électromagnétique. Voilà, je ne sais pas trop quoi te dire de plus.

    La charge de l'électron est elle de même nature que la charge du positron ou du proton ?
    De même nature, oui puisqu'il s'agit d'une charge électrique ; il s'agit du même nombre quantique. C'est simplement sa valeur qui diffère, -1 pour l'électron, +1 pour le proton et le positron.

    Y a t'il une energie associée à cette charge ?
    Je ne comprends pas quelle énergie tu voudrais associer à cette charge.
     

  12. Quarkonium

    Date d'inscription
    janvier 2016
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    Orsay
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    149

    Re : antimatière

    Citation Envoyé par andretou Voir le message
    D'accord. Mais comment démontrer que si un objet A et un objet -A deviennent deux objets B, alors B ne compose pas forcément A et -A ?
    Si tu tiens à visualiser des objets immuables plutôt que des objets qui apparaissent et disparaissent, pense aux champs. Chaque particule peut-être vue comme une excitation d'un champ. Les particules qui apparaissent et disparaissent sont en fait les excitations/désexcitations de champs qui interagissent entre eux. Même si ta paire électron-positron s'est annihilée, le champ d'électrons et le champ de positrons sont toujours bien réels.
     

  13. andretou

    Date d'inscription
    août 2009
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    Haute Saintonge
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    691

    Re : antimatière

    Citation Envoyé par Quarkonium Voir le message
    Même si ta paire électron-positron s'est annihilée, le champ d'électrons et le champ de positrons sont toujours bien réels.
    Cela peut-il se vérifier expérimentalement ? De quelle manière ?
    Bon, le connaissable, c'est fait... Qu'est-ce qu'il nous reste maintenant à découvrir ?
     

  14. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
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    9 892

    Re : Antimatière

    J'essaie de préciser ma question sur l'énergie de la charge.

    La masse de l'électron correspond elle à celé de sa charge ? Comme la charge du proton est de même nature que la charge de l'électron , ce dernier est 1800 plus lourd que l'électron

    Tu vas peut être me repondre qu'il ne faut pas confondre la masse de la particule et sa charge. Alors la charge est un truc en plus qui ne coute rien en énergie... On pourrait en produire à l'infini dans ces conditions ....!

    Voila quelques questions sous jacentes



    Citation Envoyé par Quarkonium Voir le message
    La charge électrique d'un objet peut être simplement vue comme sa capacité à interagir avec d'autres via l'interaction EM (comme la masse pour l'interaction gravitationnelle). Ses différences avec la masse sont qu'elle peut être de signe positif ou bien négatif, donnant lieu à une interaction qui peut être soit attractive soit répulsive ; qu'elle est quantifiée, c'est-à-dire que toutes les particules portent (à notre connaissance) un multiple d'une charge électrique élémentaire ; enfin il s'agit d'une quantité conservée dans l'Univers (à notre connaissance encore). Cette conservation peut être comprise par le théorème de Noether comme issue d'une symétrie respectée par le champ électromagnétique. Voilà, je ne sais pas trop quoi te dire de plus.



    De même nature, oui puisqu'il s'agit d'une charge électrique ; il s'agit du même nombre quantique. C'est simplement sa valeur qui diffère, -1 pour l'électron, +1 pour le proton et le positron.



    Je ne comprends pas quelle énergie tu voudrais associer à cette charge.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  15. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
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    normandie
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    9 196

    Re : Antimatière

    Alors la charge est un truc en plus qui ne coute rien en énergie... On pourrait en produire à l'infini dans ces conditions ....!
    Le fait est qu'on ne peut pas en produire tout court. En tout cas on ne crée pas une charge négative sans créer une charge positive simultanément au même endroit. Et séparer une charge positive d'une charge négative coûte bien de l'énergie, le travail nécessaire pour séparer des charges, on ne peut donc pas séparer une infinité de paires de charges positives et négatives qui seraient sorties de nulle-part. Et cela peu importe le coût énergétique de la charge en elle-même (si ça existe ou même si ça a un sens). Bref dire qu'une charge ne coute rien en énergie n'implique nullement qu'on puisse en produire à l'infini...

    Cependant le fait d'être chargé électriquement contribue à la masse des particules d'après la TQC il me semble. Il y a une masse dite "nue", et une masse effective qui prend en compte l'interaction de la charge avec elle même (c'est du même tonneau que le coup de la masse "acquise" par interaction avec le champ de Higgs).

    m@ch3
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