Boson

[giwot]

Bonjour,
Après des préoccupations de la vie, je reviens vers vous.

J’aimerai approfondir la notion de champ.
J’ai vu cette définition wikipédia « En physique, un champ électrique entoure des particules électriquement chargées. Plus précisément, un tel champ permet de déterminer en tout point de l'espace la force électrique exercée à distance par ces charges. »
En physique quantique, on parle de forces exercées par les bosons de jauges.
Par exemples les quarks sont maintenus ensemble par les gluons pour former les neutrons on parle alors d’interaction.
Ici le champ entoure les particules alors je me pose les questions suivantes :
En physique quantique, les particules sont des fermions par exemple (particules élémentaires) elle sont séparées par « le vide (qui semblerait plein de bosons de Higgs) ».
Entre ces particules chargées il y a des forces en tout point, ces points forment le champ (le champ serait formé de point ayant une valeur défini par une formule qui donne la valeur de chaque point) ?
Ces forces sont-elles dû à des bosons ??
Si c’est le cas le champ en question est fait de boson en chacun de ses points ???
Mais la définition ne dit pas que le champ a un nombre de point fini, alors qu’ici ce serait le cas, puisque il ne peut y avoir un nombre de bosons infini dans un champ ????
Si non ces forces ne sont pas dues aux bosons et à quoi sont-elles dû ?
Comme c’est difficile à exprimer je reprends.
On a deux particules et un champ électrique en théorie mathématique ce champ est défini par une grandeur physique qui se calcule à l’aide d’une formule.
Toujours en théorie mathématique cette grandeur physique peut avoir toutes les valeurs possibles, donc une infinité de valeur.
Lorsque l’on retranscrit cela avec les particules, il y a un nombre de particules fini puisque l’on est au niveau élémentaire et qu’il n’y a pas plus petit.
J’ai donc du mal à faire correspondre la théorie mathématique avec le « concret » des particules.
J’attends une réponse avant de poursuivre.
Merci.
-----

[viiksu]

Ce que tu as oublié c'est que nous sommes en théorie quantique c-a-d que tout est discret le champ est quantifié donc il ne prend que des valeurs discontinues.

[Deedee81]

Salut,

Ces forces sont-elles dû à des bosons ??

Plus précisément,
Description classique :
Ces champs ont pour origine les charges que portent ces fermions (par exemple le champ électrique et la charge électrique) (ou des bosons, eux aussi peuvent porter une charge électrique, le méson pi+ par exemple).
Ces champs agissent sur les charges électriques d'autres particules.
Description quantique :
Avec la quantification, les excitations de ces champs sont les particules, ici des bosons (par exemple les photons pour le champ électromagnétique).
Et l'interaction se fait entre particules chargées par échange de bosons.

Donc, on peut dire que oui ces forces sont dues aux bosons.

Si c’est le cas le champ en question est fait de boson en chacun de ses points ???

Ce sont les excitations du champ qui sont les bosons.
Alors d'abord, ce n'est pas en chaque point. Imagine une surface d'eau bien plane. Puis on la perturbe. Une vague apparait. Celle-ci n'est pas localisée en un point mais bien répartie.
Idem ici, disons le champ électromagnétique. S'il est perturbé par quelque chose (une particule chargée, une collision), on a émission de photons = des vagues dans ce champ et le photon n'est pas localisé en un point.

Ensuite, et là on entre dans les affres des la mécanique quantique, un état du champ est généralement une superposition quantique qui peut être affreuse. Par exemple :
|un photon très concentré en x>+|un photon très étalé en y>+|deux photons>+ etc... etc...
Donc le champ contient UN et UN SEUL photon et en même temps il en contient.... deux !!!! Aahhhh les bizarreries et mystères de la mécanique quantique où un électron peut être à deux endroits mais où on peut aussi avoir en même temps une particule ou deux.

Mais si je mesure l'état du champ je vais trouver un nombre de photons bien précis, un des cas ci-dessus, avec une certaine probabilité. Tout comme si je mesure la position de l'électron, je ne vais le trouver qu'à un seul endroit (mais ces superpositions quantiques ne sont pas une illusion, elles ont des conséquences telles que les interférences quantiques).

Et ceci est vrai aussi pour le vide mais avec des photons qui apparaissent et disparaissent, éventuellement sous forme d'échange entre particules chargées.

Le vide quantique est tout.... sauf simple !!!! (par exemple, il est invariant de Lorentz et sous les translations et rotations, ce qui serait faux avec une description "naïve", ça veut dire qu'on a le même état, exactement le même, si on déplace tout disons de 1 cm. J4ai bien dit le même, comme si on n'y avait pas du tout touché. Ce qui rend impossible un nombre fini de points/particules).

A noter que dans la somme ci-dessus on peut bel et bien y avoir une infinité de termes : par exemple une superposition quantique avec un seul photon de position totalement incertaine :
|photon en x>+|photon en y>+|photon en (x+y)/2>+....une infinité d'autres positions

Mais on peut aussi avoir des superpositions quantiques avec des états avec un nombre arbitrairement grand de photons. C'est le cas du vide quantique. Ce n'est pas sans poser de difficultés. Ainsi, l'énergie du vide est infinie !!!! On élimine ça par une astuce mathématique. Et quand on doit étudier les variations d'énergie du vide (comme dans l'effet Casimir) on utilise d'autres astuces.
Mais on a ça aussi pour les interactions et la procédure mathématique d'élimination des infinis s'appelle régularisation + renormalisation.
Renormalisation qui a une signification physique profonde (théories critiques et théorie du groupe de renormalisation).

Ce n'est pas pour rien qu'en théorie quantique des champs, il y a pléthore d'intégrales et de méthodes analytiques.

[giwot]

Bonjour,

Merci pour cette réponse détaillée.

J’ai beaucoup de mal à formuler ma question, car à chaque fois que je le fait, j’ai l’impression de ne pas être assez précis ou pas assez compréhensible.
Je me lance :


Deedee dit : « Un champ est juste une grandeur physique qui prend une valeur en tout point et tout instant d'un domaine donné. »
Wikipedia :
On appelle grandeur physique, ou simplement grandeur, toute propriété de la science de la nature qui peut être mesurée ou calculée, et dont les différentes valeurs possibles s'expriment à l'aide d'un nombre réel quelconque ou d'un nombre complexe, souvent accompagné d'une unité de mesure.


Donc grandeur mesurée ou calculée.
Si cette valeur est mesurée, cela est dû à quelque chose. (le vide n’a pas de mesure, si tant est qu’il existe.)
Alors à quoi correspond chaque mesure de cette valeur des points du champ ???
En d’autre terme, qu’est-ce qu’on mesure ?
Nous sommes aux limites, le plus petit connu est la particule élémentaire qui compose le reste. S’il est vrai que cette particule est plutôt une perturbation de champ il n’en reste pas moins que cette perturbation lorsqu’elle est un quark, elle compose le proton. Même si cela est encore flou dans mon esprit.
Alors pour mesurer il faut du concret ou un semblant de concret ?


Réponse de Deedee :

« Envoyé par giwot
« L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel. »
Donc les valeurs d’un champ ne sont pas forcément matérielles ???
Dans quel cas ?

Ca veut simplement dire que ce n'est pas une "vibration mécanique" (comme le son, les vagues ou les cordes de guitare), comme la vieille hypothèse de l'éther luminifère qui fut invalidée au dix-neuvième siècle par un ensemble d'expériences montrant que l'éther aurait dû avoir des propriétés contradictoires (la plus connue est Michelson et Morley, mais ce n'est que la dernière et elle ne fut décisive que grâce aux autres expériences mettant en évidence : l'aberration stellaire, la vitesse de la lumière dans les fluides en mouvement, les lois de l'électromagnétisme,...)

Ici ce qui varie est le champ électromagnétique lui-même. Comme dans son état de base il n'y a rien (vide), on peut difficilement parler de la vibration d'un milieu.
C'est assez abstrait, je me rend compte, mais je vois mal comment expliquer ça mieux. »



« Comme dans son état de base il n'y a rien (vide), on peut difficilement parler de la vibration d'un milieu »
L’état de base d’un champ est vide.
Cela veut dire que le champ n’existe pas réellement en état de base et que c’est la particule qui crée le champ en lui donnant des valeurs ???


J’ai lu récemment que la masse était surement due aux bosons de Higgs. On parle de l’influence de ces derniers sur les particules pour leur conférer une masse.
Une des images donnée est un skieur qui s’enfoncerait plus ou moins dans la neige et le photon lui resterait au-dessus de la neige, c’est ce qui ferait qu’il n’a pas de masse car pas de frottement. (Entre parenthèse, je ne vois pas comment un photon surferait dans l’espace en trois D ?) .

Y a-t-il un rapport entre ces bosons de Higgs et les valeurs du champ ???

L’expérience de Michelson et Morley est faite avec des photons, hors ces dernier ne sont pas sensibles aux bosons de Higgs. Si cette expérience était faite avec des électrons par exemple, les résultats ne seraient-ils pas différents ?

Pour résumer je voudrais savoir si le mot champ désigne une chose concrète, palpable ou une chose abstraite calculable ?
S’il est vide dans son état de base comment une perturbation peut-elle avoir lieu ?
C’est donc une perturbation du vide ?
Mais pourquoi parler de champ ?
Lorsque la particule (perturbation) vient perturber ce champ vide elle fait apparaitre des valeurs, là se pose la question si c’est une perturbation de quelque chose de vide d’où viennent ces valeurs ???
Si l’on ne peut pas dire qu’une particule est une particule à part entière mais simplement une perturbation, elle ne peut exister que par le champ, hors ce dernier étant vide, si elle n’existe pas par elle-même, elle ne peut apporter de valeur au champ ????

Merci

[Deedee81]

Salut

Longue réponse Désolé, je manque de temps et je regarderai donc demain.

[coussin]

Vous êtes sûrement familier avec les niveaux d'énergie d'un atome.
Eh bien imaginez les nouveaux d'énergies d'un champ. Un champ a un niveau fondamental et des niveaux excités aux énergies mc² où m est la masse des particules supportées par le champ.
Un champ dans son niveau fondamental existe, de la même manière qu'un atome dans son niveau fondamental existe (vous avez l'air de penser que ce n'est pas le cas...).
Si vous apportez assez d'énergie à un champ, vous l'excitez (c'est le processus d'apport d'énergie à un champ qui n'est pas triviale).

J'ai simplifié mais l'idée est là.

[Deedee81]

Salut,

Ca y est, je suis là

Si cette valeur est mesurée, cela est dû à quelque chose. (le vide n’a pas de mesure, si tant est qu’il existe.)

En effet, pour le vide, il y a un problème conceptuel.
- Tout d'abord, évidemment, dès qu'on introduit une sonde de mesure dans le vide ce n'est plus le vide.
- Ensuite, le vide quantique ce n'est pas la même chose que le "vide classique" (du "rien"). C'est l'état de base des champs. L'état de plus basse énergie. Mais puisque cela correspond à l'absence de particules, il y a évidemment un lien évident avec le vide classique. Toutefois, ça ne reste pas rien. Déjà, la notion de particule dépend des observateurs (pour un observateur accéléré, l'état du vide n'est pas.... vide ! Il y voit un flux de particules. C'est l'effet Unruh). Ceci est dû essentiellement au fait que l'objet fondamental en théorie quantique des champs est (évidemment) le champ. La notion de particules n'est pas fondamentale et dépend des observateurs. Donc, le vide quantique n'est pas vraiment vide. Il a juste gardé ce nom pour des raisons évidentes et surtout historiques.
- Ensuite, on appelle fluctuations du vides non seulement des excitations spontanées, des particules qui apparaissent et disparaissent immédiatement (on parle de fluctuations vide-vide) mais aussi l'échange de particules virtuelles dans les interactions (là ce n'est évidemment plus vide-vide). En réalité ce sont les secondes qui sont importantes. Donc, là on n'est pas dans le vide puisqu'on a interaction entre des choses. Dans les calculs les facteurs des fluctuations vides-vides se factorisent et se simplifient : ça disparait des calculs. On ne les retrouve que dans une interaction du type Casimir grâce à une équivalence mathématique entre les fluctuations vide-vide et les échanges de particules dans les interactions. On parle alors de l'énergie du vide mais en effet, ce n'est qu'un pur calcul en réalité (mais qui marche bien, très bien même. Ce qui montre que cette équivalence n'est pas une vue de l'esprit).
- Donc, enfin, ce qu'on mesure sont les effets indirects du vide sur des particules.

Ca montre aussi combien il est difficile d'interpréter ce monde quantique. La plupart du temps, les mots (construits sur notre monde classique du quotidien) ne marchent pas. Tout ce qu'on a de solide c'est des équations et des mesures, souvent intraduisibles en français.

« L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel. »
Donc les valeurs d’un champ ne sont pas forcément matérielles ???
Dans quel cas ?

Dans le cas où l'onde électromagnétique se propage dans le vide. Là, pas de fermions, que du vide et des bosons (enfin, l'onde électromagnétique).

Cela veut dire que le champ n’existe pas réellement en état de base et que c’est la particule qui crée le champ en lui donnant des valeurs ???

Tu as encore tendance à considérer la particule comme "autre chose que le champ". C'est fou ça. On doit avoir répété au moins dix fois que ce n'est pas le cas. Ca a visiblement du mal à passer Il n'y a que les champs et on colle l'étiquette "particule" à ses perturbations.

J’ai lu récemment que la masse était surement due aux bosons de Higgs. On parle de l’influence de ces derniers sur les particules pour leur conférer une masse.

Attention, ça ne concerne que la masses des particules élémentaires (quarks, électrons,...). La masse du proton et du neutron (donc pratiquement toute la masse de la matière) vient de l'énergie de liaison (interaction forte. Mais aussi des énergies cinétiques des quarks et gluons), à travers ce bon vieux E=mc².

Entre parenthèse, je ne vois pas comment un photon surferait dans l’espace en trois D ?

Ce n'est qu'une image, une analogie. Faut pas pousser ça trop loin. C'est juste pour donner une idée.

Une autre analogie c'est la foule. Imagine une pièce remplie de gens. Tous ces gens sont de la famille Higgs, Peter Higgs, Georges Higgs, etc...
Puis Monsieur photon s'amène. Mais personne ne l'aime, personne ne veut lui parler. Au fur et à mesure qu'il avance, la foule s'écarte et il avance tout droit, sans problème, à vitesse maximale.
Puis arrive Monsieur électron. Lui, il a quelques amis dans la famille Higgs. Quand il passe, plusieurs l'entourent et lui parle. Ca le ralentit et il va moins vite.
Puis enfin arrive Monsieur Quarks, lui c'est une super star depuis son dernier film "Au-delà du Proton"
Tout le monde se colle à Monsieurs Quarks, tout le monde veut lui parler, tout le monde veut un autographe. Il a très difficile à avancer dans la foule.

Mais, bon, ça aussi c'est une image. Je préfère l'image du sac à dos. J'ai écrit ceci si ça t'intéresse : http://fr.scribd.com/doc/151008374/La-masse-pdf

L’expérience de Michelson et Morley est faite avec des photons, hors ces dernier ne sont pas sensibles aux bosons de Higgs. Si cette expérience était faite avec des électrons par exemple, les résultats ne seraient-ils pas différents ?

Si, il faudrait tenir compte de la composition des vitesses. Et évidemment, à l'époque, ne connaissant pas la relativité, ils auraient bien eut du mal à interpréter les résultats.
Fizeau a eut le cas avec la lumière dans l'eau (là elle va moins vite, comme si elle avait une masse bien que ce ne soit pas le cas, là la foule d'admirateur c'est les molécules d'eau ).
Il a mesuré la vitesse de la lumière dans l'eau en mouvement et obtenu un résultat incompréhensible. C'est "comme si" l'éther avait subi un entrainement partiel par l'eau avec un coefficient d'entrainement en 1/n (n indice de réfraction du fluide). Il l'a constaté et n'a pas essayé de l'interpréter. C'est la relativité qui a expliqué (ce coefficient vient d'un développement au premier ordre de la composition relativiste des vitesses).

A noter que ce résultat implique que l'air n'aurait pas entrainé l'éther (n presque égal à 1) ce que confirmait l'absence de distorsions dans les ellipses de parallaxe.
Il devait donc exister forcément un vent d'éther..... que l'expérience de M&M montra absent. Ce dernier résultat contradictoire mit fin à la vie moribonde de l'éther
(la premier fut sans doute la découverte que les ondes électromagnétiques sont transversales, ce qui impliquait que l'éther était solide et vu leur vitesse qu'il était même plus rigide que le diamant).

Pour résumer je voudrais savoir si le mot champ désigne une chose concrète, palpable ou une chose abstraite calculable ?

Prenons un exemple, le champ électromagnétique. Il est représenté par un vecteur électrique et un vecteur magnétique. Et on peut les mesurer en tout point (ce que fait une simple radio d'ailleurs).

Et comme j'expliquais plus haut, le vide quantique, c'est un vide tout relatif. Ce n'est pas du néant.

On sait même mesurer les fluctuations du vide tant la précision est devenue fabuleuse. En optique quantique, ces fluctuations peuvent être gênantes et il existe des techniques de "compression du vide" (en fait ça revient à amplifier les fluctuations d'amplitude pour diminuer les fluctuations de phase, par exemple. Ce n'est pas une compression avec un piston) permettant d'améliorer la qualité des mesures. S'il y a bien un truc qui montre que le vide n'est pas vide, c'est bien ça.
(curieusement on trouve pas facilement d'article vulgarisé là-dessus. Je l'avais lu dans Pour La Science et google me donne surtout des livres et des pdf très techniques. Et il n'y a qu'une petite ligne là-dessus dans wikipedia dans l'article sur Claude Fabre, un de pionniers dans ce domaine)

[viiksu]

Hello,

Moi ce qui m'étonne c'est que le proton soit si stable on n'en a jamais vu un se désintégrer alors que c'est une soupe invraisemblable de quarks et gluons pris dans une course effrénée, avec des quarks et anti-quarks dans tous les coins.

Et ce mécanisme de Higgs est quand même bien étrange où l'univers a-t'il été chercher un truc pareil? Pourquoi ne pas donner directement une masse aux objets? Et puis le modèle standard des particules fait quand même bricolage, je veux dire : il n'est pas beau contrairement aux théories d'Einstein. Roger Penrose classe d'ailleurs les théories en fonction de leur beauté intellectuelle.

Parfois je me demande si ce ne sont pas nos théorie qui créent la réalité attendue

[Resartus]

Bonjour,
Deedee, je connaissais ses travaux sur la lumière comprimée (où les français sont plutôt en pointe), mais j'ai du mal à voir la corrélation avec les fluctuations du vide (à moins que tu ne considéres au sens large que tout ce qui est principe d'incertitude s'y ramène).

Ou peut-être s'agit-il d'autres types d'expériences? Pourrais-tu STP nous indiquer ta référence?

[viiksu]

Deedee: amplifier les fluctuations d'amplitude pour diminuer les fluctuations de phase

ça c'est un truc que je n'ai pas bien compris, Que représente la phase de la fonction d'onde? (si c'est ce dont il s'agit)

[Deedee81]

Salut,

Moi ce qui m'étonne c'est que le proton soit si stable on n'en a jamais vu un se désintégrer alors que c'est une soupe invraisemblable de quarks et gluons pris dans une course effrénée, avec des quarks et anti-quarks dans tous les coins.

Ce n'est pas si étonnant. Pour les charges totales qui le composent, c'est la particule la plus légère. Il ne saurait donc pas se désintégrer en particules plus légères sans violation de ces charges
(la supersymétrie autorise une violation du nombre baryonique et donc une désintégration. Mais même si celle-ci est possible, elle n'a pas pu être mesurée, trop rare.)

Et ce mécanisme de Higgs est quand même bien étrange où l'univers a-t'il été chercher un truc pareil? Pourquoi ne pas donner directement une masse aux objets?

Ah, ça, si tu cherches des motivations à l'univers, on n'a pas fini de chercher

tout ce que je peux dire c'est que lorsque l'on a découvert la théorie des jauges locales, on s'est rendu compte que ça ne marchait qu'avec des particules sans masse. Si on introduisait un terme de masse, brutalement, dans le lagrangien (comme on le fait pour l'équation de Dirac pour l'électron par exemple), cela donnait une théorie non renormalisable. C'est qui tu sais qui a découvert que la combinaison d'un champ scalaire et de la brisure de symétrie conduisait non seulement à la séparation des interactions électromagnétiques et faibles mais aussi que cela donnait une masse aux bosons de jauge (de manière moins brutale, des termes non triviaux s'y ajoutent) et cela pouvait être étendu de manière naturelle à la masse des fermions.

Et puis le modèle standard des particules fait quand même bricolage, je veux dire : il n'est pas beau contrairement aux théories d'Einstein. Roger Penrose classe d'ailleurs les théories en fonction de leur beauté intellectuelle.

Là tu te trompes. D'un point de vue théorique, c'est exceptionnellement "beau" aussi (mais plus compliqué pour nos pauvres petits esprits "classiques"). La première fois que j'ai vu la théorie des champs de jauges locales, j'en ait eut des étoiles dans les yeux tellement ça semblait magique. J'ai eut l'impression de voir une porte s'ouvrir sur les mystères de l'univers. La théorie du groupe de renormalisation (dans le cadres des systèmes critiques) a aussi été une incroyable révélation sur la mécanique subtile de la matière.

De plus, l'édifice des particules à travers les symétries (modèle octet, etc.) est incroyablement élégant. Même si les paramètres libres ne sont pas compris (pourquoi ces symétries, pourquoi ces constantes de couplage,...)

Ou peut-être s'agit-il d'autres types d'expériences? Pourrais-tu STP nous indiquer ta référence?

Je n'ai plus celle de PLS, trop vieux.
Il y a celui-là mais ce n'est pas celui que j'avais lu :
http://www.pourlascience.fr/ewb_page...tive-27703.php

Voici quelques références (mais je les ai pas lu) :
https://books.google.be/books?id=ieu...gbs_navlinks_s
(section "états comprimés")

« Fluctuations du vide et compression des fluctuations du vide en optique quantique », dans « Le vide, univers du tout et du rien », p. 110, E. Gunzig, S. Diner éditeurs, Revue de l'Université de Bruxelles, éditions Complexe (Bruxelles, 1998)

Deedee: amplifier les fluctuations d'amplitude pour diminuer les fluctuations de phase
ça c'est un truc que je n'ai pas bien compris, Que représente la phase de la fonction d'onde? (si c'est ce dont il s'agit)

Il faut plutôt raisonner en termes d'états de l'espace de Fock là. Pour le vide quantique et pour les états à nombre variables de particule, la fonction d'onde c'est préhistorique.
Mais je ne connais pas bien les articles correspondant. J'avais lu un article de vulgarisation à l'époque (une vingtaine d'années) et je n'ai jamais approfondi.

[giwot]

Merci mille fois pour cette réponse toujours aussi détaillée.
le temps d'ingurgiter tout cela je reviendrais plus tard.

[Resartus]

Bonjour,
Merci deedee. Oui c'est cela que j'avais en tête. On en a un peu reparlé récemment à propos des techniques optiques ultrasensibles nécessaires pour détecter les ondes gravitationnelles.
Comme d'habitude, le wikipedia anglophone est très détaillé, et indique même qu'on peut faire cela avec autre chose que des photons :
https://en.wikipedia.org/wiki/Squeezed_coherent_state
Par contre, la référence sur le "squeezed vacuum" est absente. Il faut chercher ailleurs sur le net....

[Deedee81]

Oui, c'est ça !!!!!

Merci,

Par contre, la référence sur le "squeezed vacuum" est absente. Il faut chercher ailleurs sur le net....

Ceci dit, il y a quand même une ligne qui en parle

Il y a par contre, en effet, pas mal d'articles via google cette fois (j'aurais dû penser à l'anglais, c'est bête).

[giwot]

Bonjour,
Je reviens l’impression d’avoir compris quelque chose mais j’ai besoin de correction.
Lorsque je pose la question :
« Alors à quoi correspond chaque mesure de cette valeur des points du champ ???
En d’autre terme, qu’est-ce qu’on mesure ? »

Deedee dit : « Un champ est juste une grandeur physique qui prend une valeur en tout point et tout instant d'un domaine donné. »
Deedee 81 dit:
« Non, tu fais encore la même erreur : il n'y a pas des particules ET des champs. Il n'y a qu'une chose : les champs et on a collé l'étiquette particule aux variations/perturbations de ces champs. »


Peut-on répondre que :
L’univers est fait d’un ensemble de valeur en tout point et cet ensemble est appelé « champ ».
Ce champ peut être vu comme l’ensemble de tous les champs ?
A chaque point correspond différentes valeurs qui sont induites par l’ensemble des perturbations de champ de l’univers (avec peut-être une influence plus importante suivant leur proximité ?).
En d’autre terme le champ de base est formé de point ayant une valeur induite par la présence des différentes perturbations alentours ?
Si non a quoi est dû cette valeur de base ?
La particule désigne une perturbation de champ, elle-même formées des différents points perturbés.
Chaque point de l’univers peut avoir une valeur correspondant aux 4 forces (électromagnétique, nucléaire forte et faible, gravitation) .
En d’autre terme un électron perturbera le champ de base avec les caractéristiques de la force électromagnétique sur une zone déterminée (j’aime l’image utilisée par Jean Michel Gérard d’un nuage). Cela donnera une valeur à chaque point perturbé par l’électron.
Mais chaque point de cette perturbation pourra-t-il aussi avoir une valeur autre dû par exemple à une particule comme le quark qui est un ensemble de perturbations différentes ?
Donc chaque point de cet espace à la fois perturbé par l’électron et le quark pourra avoir deux valeurs ?
Cela est-il possible ?
Si c’est le cas, chaque point pourrat-t-il avoir d’autres valeurs encore ?


En résumé le champ qui occupe l’univers est fait de point ayant une valeur.
Cette valeur est soit une valeur de base, soit une valeur perturbée.
La valeur de base est influencée par les perturbations alentours. (Si c’est le cas la valeur de base fluctue).
Cette valeur de base peut être perturbée par une particule (qui est une perturbation de champ).
Cette perturbation est en mouvement et donc va laisser derrière elle des points perturbés qui vont revenir à la normale. Elle va aussi perturber de nouveaux points, c’est ce qui va nous permettre de détecter sa présence, car nous verrons une perturbation progresser. Cette perturbation aura une fonction d’onde ?
Tout cela avec ?????????
Je garde des question en fonction de la réponse.
Merci.

[Deedee81]

Salut,

L’univers est fait d’un ensemble de valeur en tout point et cet ensemble est appelé « champ ».
Ce champ peut être vu comme l’ensemble de tous les champs ?

Peut-être.
Oui, si on peut unifier tous les champs (en un seul).
Mais à vrai dire, on ne sait pas encore le faire, on ne sait même pas si c'est possible (peut-être que fermions et bosons doivent rester séparés s'il n'y a pas de supersymétrie, peut-être que le champ gravitationnel est vraiment à part).

Si non a quoi est dû cette valeur de base ?

La valeur de base est arbitraire. On ne mesure jamais que les variations par rapport à une valeur de base.

La particule désigne une perturbation de champ, elle-même formées des différents points perturbés.
Chaque point de l’univers peut avoir une valeur correspondant aux 4 forces (électromagnétique, nucléaire forte et faible, gravitation) .
En d’autre terme un électron perturbera le champ de base avec les caractéristiques de la force électromagnétique sur une zone déterminée (j’aime l’image utilisée par Jean Michel Gérard d’un nuage). Cela donnera une valeur à chaque point perturbé par l’électron.
Mais chaque point de cette perturbation pourra-t-il aussi avoir une valeur autre dû par exemple à une particule comme le quark qui est un ensemble de perturbations différentes ?
Donc chaque point de cet espace à la fois perturbé par l’électron et le quark pourra avoir deux valeurs ?
Cela est-il possible ?
Si c’est le cas, chaque point pourrat-t-il avoir d’autres valeurs encore ?

Pas sûr d'avoir compris. On dirait que tu fais encore une distinction entre électrons, quarks et les perturbations du champ = les particules. Les électrons, les quarks, sont ces perturbations. Il n'y a que des perturbations (que nous appelons par exemple électron en fonction des caractéristique de cette perturbation). Par contre le dernier paragraphe (qui commence par "En résumé") semble bien aller dans le bon sens.

Mais oui, il peut y avoir plusieurs valeurs. Un champ scalaire (par exemple le champ de température dans ton salon) a une valeur (la température) en chaque point.
Un champ vectoriel (par exemple le champ électromagnétique ou le champ de vitesse d'un cours d'eau) a deux (ou trois ou quatre selon les dimensions) en chaque point (la vitesse et la direction de l'eau du cours d'eau)
Un champ spinoriel, tensoriel, etc... peut avoir beaucoup plus de valeur. Par exemple, le champ de courbure (intrinsèque) de Riemann-Christoffel (variétés de la géométrie différentielle, relativité générale) a 20 valeurs indépendantes en chaque point : à noter qu'à deux dimensions le champ de courbure n'a que deux valeurs en chaque point (ce qu'on appelle les courbures principales de Gauss), mais à quatre dimensions il y en a 20.

[viiksu]

Je crois qu'on peut imaginer les champs comme des champs de patates dont les particules seraient les patates, c'est à peu près tout. La QFT est extrêmement abstraite et on peut difficilement se la représenter avec des détails analogiques. Je précise que je ne la connais pas.

[giwot]

"Envoyé par giwot
La particule désigne une perturbation de champ, elle-même formées des différents points perturbés.
Chaque point de l’univers peut avoir une valeur correspondant aux 4 forces (électromagnétique, nucléaire forte et faible, gravitation) .
En d’autre terme un électron perturbera le champ de base avec les caractéristiques de la force électromagnétique sur une zone déterminée (j’aime l’image utilisée par Jean Michel Gérard d’un nuage). Cela donnera une valeur à chaque point perturbé par l’électron.
Mais chaque point de cette perturbation pourra-t-il aussi avoir une valeur autre dû par exemple à une particule comme le quark qui est un ensemble de perturbations différentes ?
Donc chaque point de cet espace à la fois perturbé par l’électron et le quark pourra avoir deux valeurs ?
Cela est-il possible ?
Si c’est le cas, chaque point pourrat-t-il avoir d’autres valeurs encore ?"


Je me suis mal exprimé.
Un électron est une perturbation de champ, ce qui entraine que les valeurs du champ son perturbées en différent points.
Un quark est une perturbation de champ ce qui entraine la même chose.
Peut-il y avoir des points perturbés par les deux ?
Autrement dit ces deux perturbations peuvent-elles se croiser avec un espace commun qui modifierait les valeurs du champ simultanément ?
Si l’exemple n’est pas propice, y a-t-il des cas où c’est possible ?

[Deedee81]

Je crois qu'on peut imaginer les champs comme des champs de patates dont les particules seraient les patates, c'est à peu près tout.

Hum.... a mon avis c'est une très mauvaise image (et je ne dis pas ça parce que je réserve les patates pour faire des frites ).

Je préfère celle-ci. On peut voir un champ comme une collection de ressorts attachés bout à bout (en ligne ou en filet 2D ou 3D). Lorsque les ressorts vibres ils ont tendance à communiquer leur vibration aux ressorts voisins.
Ainsi, on a des modes de vibration collectifs, de l'ensemble des ressorts. Ce sont les ondes (de longueur d'onde quelconque avec une borne inférieure pour des tailles de ressorts finies, sinon sans borne à la limite continue).
L'énergie d'une vibration peut être quelconque, mais après quantification ça revient à dire que les vibrations sont quantifiées, leur énergie est un multiple de h fois la fréquence.

Une "particule" est alors assimilée à une vibration à une fréquence nu, et énergie h.nu, donnée.

Cette image a ses limites. Mais elle est assez parlante je trouve. Et en plus assez juste (un champ est vraiment, mathématiquement, comme une collection infinie d'oscillateurs harmoniques).

Un électron est une perturbation de champ, ce qui entraine que les valeurs du champ son perturbées en différent points.
Un quark est une perturbation de champ ce qui entraine la même chose.
Peut-il y avoir des points perturbés par les deux ?
Autrement dit ces deux perturbations peuvent-elles se croiser avec un espace commun qui modifierait les valeurs du champ simultanément ?
Si l’exemple n’est pas propice, y a-t-il des cas où c’est possible ?

Oui. Si on considère qu'il y a un seul champ, alors il sera forcément assez complexe (comme pour les tenseurs ci-dessus) et en auto-interaction. C'est-à-dire que les perturbations peuvent agir entre-elles.
(le champ électromagnétique, seul, est sans auto-interaction. Mais il existe des auto-interaction avec le champ électrofaible, le champs de Higgs, le champ de gravitons.... si ceux-ci existent du moins)

A noter que même dans l'unification électrofaible on a trois champs :
le champs des fermions (avec les composantes représentants les représentations du groupe U(1)xSU(2), enfin, bon, peu importe, une composante électron, positron, muon, neutrino, etc...)
Le champ de Higgs.
Le champ de jauge introduit par le mécanisme d'invariance locale.

On est encore trèèèèèès loin d'une unification totale, pleine et entière. Sauf en théorie des cordes (UN champ de corde). Mais c'est loin d'être une théorie validée et même complète (il y a encore énormément de travaux autour).

[mmanu_F]

Je préfère celle-ci. On peut voir un champ comme une collection de ressorts attachés bout à bout

hop hop hop !

[viiksu]

je n'ai jamais compris ni creusé ce rapport entre les groupes de symétrie et les différentes forces fondamentales?

[Deedee81]

hop hop hop !

Ah oui, excellent. Merci pour ces liens, ça devrait être fort intéressant pour giwot.

je n'ai jamais compris ni creusé ce rapport entre les groupes de symétrie et les différentes forces fondamentales?

Je n'ai jamais creusé non plus pour essayer de répondre à certaines questions. Mais voici ce que je peux en dire.

Il existe une relation forte entre symétries et lois de conservation. C'est le théorème de Noether. A toute symétrie continue est associée une quantité conservée.
Ainsi les symétries par translation spatiale => conservation de la quantité de mouvement, par translation dans le temps => énergie, par rotation => moment angulaire
Et aussi des symétries non géométriques : symétrie par changement global de la phase => charge électrique

La science mathématique maître dans le domaine des symétries est la théorie des groupes. Par exemple, les translations c'est le groupe U(1).
Chaque groupe (abstrait) peut avoir des représentations (concrètes). C'est la théorie des représentations linéaires des groupes.
Ainsi, l'étude des représentations du groupe des rotations conduit aux différents spins.

On constate que certaines forces fondamentales conservent certaines quantités mais pas d'autres.
Un exemple très typique est la symétrie discrète C ou P, fortement violée par l'interaction faible (et CP faiblement violée). Ou la génération (électron => muon => tau, par exemple) est violée par l'interaction faible (toujours elle ).

Enfin on constate que les propriétés de particules respectent des symétries. L'exemple le plus frappant fut la découverte que les hadrons peuvent se classer (selon certaines propriétés) en diagrammes formant des triangles, des hexagones, des dodécaèdre,.... Voir https://en.wikipedia.org/wiki/Quark_model Ce qui a permit d'en déduire initialement le modèle des quarks (avant la confirmation plus directe à très haute énergie).
Mais on constate aussi des arrangements élégants pour l'ensemble des particules élémentaires.

Tout ceci se marie pour donner une présence quasi omniprésente des symétries tant dans les descriptions que dans le formalisme mathématique de la théorie quantique des champs et ses modèles.

[Deedee81]

Tout ceci se marie

C'est ça que je n'ai jamais creusé. Dans ma tête c'est un peu noyé dans l'ensemble de la théorie quantique des champs, et c'est quand même vaste. C'est comme retrouver les cailloux du petit Poucet en se baladant au hasard dans une foret

[Deedee81]

Et pour être honnête, j'ai déjà eut envie de le faire. J'avais commencé en souhaitant aussi englober plus de sujets (comme les cristaux et la physique des matériaux). Mais c'est long et j'ai laissé (provisoirement ?) tomber pour me consacrer à des idées que j'avais eut entre temps en gravité quantique

EDIT pour éviter le flood.

Voir aussi :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sym%C3%A9trie_(physique)

Y a aussi pleins de bouquin sur ce sujet, mais je n'en ai lu aucun et je prendrai garde à en recommander sans savoir !!!!

[viiksu]

Il est vrai que les symétries font partie de l'ordre du monde on n'imagine pas les lois physiques changer par translation ou la gravitation de la terre changer en fonction de son angle de rotation donc cela parait naturel. Est-ce que la violation de CP n'explique pas le rapport matière-antimatière ? Par contre est-ce que CPT est violé aussi? Quand à la symétrie T elle consiste à faire t = -t dans les équations mais pas un retour dans le passé?

[Deedee81]

Dans le désordre :

Quand à la symétrie T elle consiste à faire t = -t dans les équations mais pas un retour dans le passé?

C'est ça. Ca revient à dire que si un processus physique est valide (solution des équations), alors le processus renversé est aussi une solution. Ce qui formellement revient à faire t -> -t.

Est-ce que la violation de CP n'explique pas le rapport matière-antimatière ?

C'est lié. Mais insuffisant.

Il faut trois conditions pour expliquer l'absence d'antimatière dans l'univers.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conditions_de_Sakharov

Pour l'équilibre thermique ça dépend des débuts de l'univers et c'est mal connu. La violation baryonique n'a pas encore été observée (par exemple la désintégration du proton).
Et le premier c'est l'asymétrie matière-antimatière, comme la violation CP.

Mais même celle-ci n'est pas assez forte. Des calculs ont montré que même en présence des deux autres conditions, il n'y aurait pas dominance assez forte de la matière
(pourtant c'est faible, au début, selon les calculs de nucléosynthèse donnant la proportion de photons qui peuvent briser les jeunes noyaux, avant l'annihilation on avait 1000000001 particules pour 1000000000 antiparticules).

On cherche donc une différence plus nette. Le CERN aurait mesuré le moment magnétique de l'antiproton avec une valeur aussi précise que le proton. Et mauvaise surprise : aucune différence.
J'emploie le conditionnel car j'ai lu ça dans le journal (!) et je n'ai pas vu d'article ni d'actu Futura sur le sujet.

Je viens de chercher :
http://cds.cern.ch/record/2243666
Il y a eut aussi cette vieille actu : http://www.futura-sciences.com/scien...hysique-31036/
(enfin, vieille, tout est relatif )

Et voici l'actu journalistique (avec titre ultra provocateur) que j'avais lu dans Métro :
http://www.7sur7.be/7s7/fr/1506/Scie...iste-pas.dhtml
(ils se copient vraiment les uns les autres )

(pour être juste il y a des hypothèses plus exotiques comme la répulsion gravitationnelle matière-antimatière, pas encore vérifiée. Ca commence à faire long, ils doivent avoir des difficultés. Qui provoquerait des ilôts très très très éloignés d'antimatière. Ou des univers jumeaux d'antimatière. Mais là on rentre dans la spéculation).

Par contre est-ce que CPT est violé aussi?

Pas à notre connaissance et ce serait ennuyant car c'est un théorème ayant essentiellement pour postulat : la relativité.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sym%C3%A9trie_CPT

[viiksu]

Ouf je respire violer la relativité ça serait vraiment du lourd.

[Deedee81]

Ouf je respire violer la relativité ça serait vraiment du lourd.

D'après la gravité quantique, ça reste possible.
Mais à une échelle hors de portée (de l'ordre de quelques centaines de fois l'échelle de Planck, au mieux. Et de mémoire, à confirmer, la "localité" (relativiste) est confirmée par les grands accélérateurs à une fraction de la taille d'un proton, quelque chose de l'ordre du millième ou millionième, mais je ne suis plus sûr du chiffre. En tout cas, trèèèèèès loin de cette échelle)

[mmanu_F]

D'après la gravité quantique, ça reste possible.
Mais à une échelle hors de portée (de l'ordre de quelques centaines de fois l'échelle de Planck, au mieux. Et de mémoire, à confirmer, la "localité" (relativiste) est confirmée par les grands accélérateurs à une fraction de la taille d'un proton, quelque chose de l'ordre du millième ou millionième, mais je ne suis plus sûr du chiffre. En tout cas, trèèèèèès loin de cette échelle)

et ça serait une évidence en faveur de la supersymétrie (cf par exemple page 130, 131 des mémoires de Joe et le papier pour les détails).

pour la question expérimentale, hors de portée des grands accélérateurs terrestres oui, mais il y a aussi les grands accélérateurs du pauvre, les cosmiques GRB090510 et plus récemment GRB160625B (qui monte à 0.0005 x Planck et nous avons à présent aussi des oreilles GW170817 & GRB170817A ...

[viiksu]

GW170817 & GRB170817A ...

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