Il y a encore une chose que je ne suis pas sûr d'avoir compris à propos du spin...
J'ai bien compris que l'on peut trier les électrons selon leur spin (expérience de Stern et Gerlach, procédé de "spin-polarisation",...), mais peut-on changer le spin d'un électron ? Et comment ?
De même, il est possible de trier les photons selon leur polarisation en les faisant passer par une simple lame, mais peut-on changer la polarisation d'un photon ?
Merci encore pour vos réponses.
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Salut,
Un simple collision avec une autre particule peut suffire. La seule chose c'est que le moment angulaire total doit être conservé.Envoyé par andretou
Oui. Itou. Bien que là je n'ai pas d'exemple en tête. La diffusion Compton, peut-être, à vérifier.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Dans le cas d'une collision entre 2 électrons de spins opposés, est-il théoriquement possible de prédire quels seront leurs spins respectifs ?
Le spin après la collision dépend-il de certains paramètres, ou est-ce que le résultat est véritablement aléatoire (de nature non-déterministe) ?
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Salut,
On ne peut le prédire qu'avec des probabilités (par exemple, la probabilité d'une diffusion avec un certain angle. Dans le cas où les deux spins ont même orientation, la diffusion à 90° est même impossible, une conséquence du fait qu'ils sont des fermions).
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Dans le cas d'une collision frontale entre 2 électrons de spins différents, la probabilité qu'ils "échangent" leur spin peut-elle être différente de 1/2 ?
Est-ce que tu veux dire que l'angle formé par 2 électrons de même spin après leur collision ne peut pas être égal à 90°, tandis que s'ils sont de spins différents alors l'angle peut être égal à 90° ?
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Imaginons un électron A qui est up et électron B qui est down, ils collisionnent, puis on a deux électrons, un up et un down, qui repartent. Lequel est lequel? La question n'a pas de sens. Soit il n'ont pas échangé et celui qui est up, c'est A, soit ils ont échangé et celui qui est up c'est B. Sauf que les électrons sont indiscernables, et on ne peut leur coller une étiquette ou les suivre de manière continue. La situation avec échange ne peut pas être discernée de la situation sans échange. Physiquement c'est la même situation. Donc pas de proba d'échange dans ce cas là.Dans le cas d'une collision frontale entre 2 électrons de spins différents, la probabilité qu'ils "échangent" leur spin peut-elle être différente de 1/2 ?
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Salut,
Et ceci répond (presque) à la question suivante.
L'état final doit être la combinaison des deux états possibles : avec ou sans échange. Mais les règles sur les fermions et bosons disent que pour les fermions, la combinaison doit être antisymétrique.
Ainsi, pour la collision à 90° (l'angle joue sur valeur du spin, je ne vais pas enter dans ces détails), pour deux électrons de spin différents, on doit avoir :
|1up>|2down>-|1down>|2up>
Mais pour des électrons de même spin :
|1up>|2up>-|1up>|2up>
C'est-à-dire..... zéro ! C'est une manifestation assez particulière du principe d'exclusion.
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Pourquoi ne pourrait-on pas mettre les électrons dans une chambre à bulle et prendre une photo juste après leur collision ? Ainsi on aurait les trajectoires des 2 électrons avant et après la collision, et on pourrait donc savoir lequel est lequel, et ainsi déterminer empiriquement la fréquence à laquelle le spin est échangé lors de la collision...
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Salut,
Comment pourrais-tu savoir lequel est lequel ?
Regarde cette image de chambre à bulle par exemple : https://ustboniface.ca/physique/imag...lein-ecran.jpg
(c'est une simulation mais c'est plus clair que des vraies photos)
Impossible de dire quelle particule s'éloigne versus celles qui arrive.
Les trajectoires dans la chambre à bulle sont d'ailleurs beaucoup plus larges que la zone où les fonctions d'onde des deux électrons se recouvrent. Principe d'incertitude oblige.
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On ne pourra pas différencier deux électrons qui se croisent (enfin qui se dévient vaguement) de deux électrons qui rebondissent l'un sur l'autre. Chambre à bulle ou pas, la seule façon de faire la différence entre les deux situations c'est qu'ils portent une étiquette, mais on ne peut pas leur mettre d'étiquette. Le plus rigolo c'est qu'on pourrait se dire, "alors on a qu'à les étiqueter par leurs spin", sauf que ce spin, il peuvent l'échanger en se croisant ou en rebondissant l'un sur l'autre...
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
A noter que si les électrons sont bien localisés et à très basse énergie, donc très lents, ils vont se repousser de loin.
Et dans ce cas, on pourra clairement détecter les trajectoires.
Mais dans ce cas aussi, aucun changement de spin, la situation est alors plus simple (pas d'effets quantiques bizarres).
Ce n'est vraiment que lorsque l'on ne peut plus distinguer qui est qui, dès que la collisions est "suffisamment forte", que ces effets quantiques se manifestent.
Le suffisamment peu s'estimer en calculant classiquement la distance d'approche ainsi que la taille du paquet d'onde telle que la dispersion sont minimale (me souviens plus de la relation pour ça, mais on le trouve dans tout bon bouquin et on peut s'amuser à le calculer avec Mister Heisenberg). Je n'ai pas fait le calcul mais des énergies relativement modérés suffisent déjà (par exemple ce qu'on peut faire avec un canon à électron du commerce. Les électrons étant légers, pas besoin d'une énergie considérable pour qu'ils acquièrent des vitesses importantes).
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Je croyais que si une boule de billard arrive par la droite et une autre par la gauche et qu'elles se percutent frontalement alors on peut, après la collision, dire quelle est la boule qui venait de la droite et celle qui venait de la gauche simplement en étudiant les trajectoires...
Est-ce que je fais une erreur ?
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Avec des boules de billards (discernables, possédant une extension spatiale très grande devant leur longueur d'onde, bref, pas quantiques) on peut faire ça, oui, mais pas avec des électrons.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Et est-ce que ça marche aussi avec des noyaux d'atomes (sans fission lors de la collision) ?
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Je ne sais pas si on a déjà fait ce type d'expérience, mais je suppose que ça ne pose(rait) pas de problème puisque les expérience de Young avec le fullerène montre qu'on sait préserver les propriétés quantiques avec déjà de grosses molécules.
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Si je comprends bien, le seul moyen de changer le spin d'un électron est de le faire entrer en collision avec un électron de spin opposé ?peut-on changer le spin d'un électron ? Et comment ?
Si les électrons ont le même spin, celui-ci ne change pas, même à très haute énergie ?
Et à tout hasard, si on projette un électron sur un proton (ou sur un neutron), est-ce que le spin de l'électron peut changer ?
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Je ne suis pas sûr que vous saisissez ce qu'est un spin... Tout d'abord, "changer un spin" ? Qu'est-ce que ça signifie pour vous ?
L'électron a un spin. Point. Les 2 états que l'on associe habituellement à ce spin, que l'on nomme "up" et "down" correspond à l'orientation de ce spin. Qui dit orientation dit orientation pas rapport à quoi !
Un électron "seul dans l'univers" n'a aucune raison d'être up ou down tout simplement car il n'y a pas de "par rapport à quoi".
Dans la plupart des expériences (pas avec des électrons uniques, avec des atomes) ce "par rapport à quoi" est la direction d'un champ magnétique externe appliqué. Les spins sont effectivement sensibles aux champ magnétiques et ont envie de s'aligner avec celui-ci, ce qui détermine une orientation, ce qui détermine des états up et down.
Ces états sont en fait "fragiles" et, pour faire le lien avec votre question, pour "changer le spin" dans le sens passer d'un état up vers down ou vice-versa y a pas grand chose à faire : il suffit que cet atome passe dans une zone de l'espace, même seulement un certain temps, où le champ magnétique est nul ou faible pour qu'il y ait une probabilité de changer le spin "comme ça, sans rien faire de particulier". On appelle ça les transitions de Majorana. Ce sont des sources de pertes dans les pièges à ions.
Dernière modification par coussin ; 09/04/2018 à 16h07.
Merci pour votre mise au point.
Je me base sur l'expérience de Stern et Gerlach, laquelle met en évidence qu'il existe un paramètre appelé spin qui peut prendre 2 valeurs "up" ou "down" pour chaque électron.
De plus, le principe d'exclusion nous dit que deux électrons partageant le même niveau d'énergie sont nécessairement de spins différents.
A partir de ces 2 informations je voulais savoir si on pouvait changer le spin d'un électron, et si oui comment. Deedee a apporté une réponse (échange de spins entre électrons de spins différents) que j'essaie de creuser un peu pour justement mieux comprendre ce fameux spin...
Est-ce que vous voulez dire qu'un champ magnétique peut à lui seul changer le spin d'un électron (ou d'un atome) ?
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
C'est un abus de langage. L'expérience met en évidence un paramètre qui est la projection du spin sur un axe, et non le spin lui-même. Cette projection vient du champ magnétique statique qui intervient dans l'expérience, en ligne avec ce qu'indique Coussin.
Non plus. Seulement des états de spin différents, ce qui inclut la projection sur un axe. (Il faut regarder la définition d'un état et un ECOC, pas s'arrêter à «spin».)De plus, le principe d'exclusion nous dit que deux électrons partageant le même niveau d'énergie sont nécessairement de spins différents.
Non, pas au sens d'une valeur de 1/2 (liée au module) et d'une direction quelconque (comme une notion de moment de rotation). Oui au sens de la direction.A partir de ces 2 informations je voulais savoir si on pouvait changer le spin d'un électron
Dans SG, le champ magnétique change la direction du spin, en la forçant à être, après mesure de la projection, alignée avec le champ. C'est comparable à l'effet d'un polarisateur linéaire sur un "photon".Est-ce que vous voulez dire qu'un champ magnétique peut à lui seul changer le spin d'un électron (ou d'un atome) ?
Dernière modification par Amanuensis ; 09/04/2018 à 17h41.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Mais alors en quoi consiste "concrètement" la différence de spins entre les 2 électrons de la première couche ?
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Salut,
C'est l'orientation du spin qui est différente (orientations opposés, par exemple haut et bas si on prend une direction verticale, ou plus exactement un état superposé haut / bas - bas / haut, MQ oblige, et le "-" vient du fait que ce sont des fermions). Ou si tu préfères "l'état de spin". Mais la valeur 1/2 du spin (ou du moment angulaire si tu multiplies par hbar) est la même pour les deux.
Il y a parfois ambiguïté dans le mot "spin" ou parfois on parle du spin d'une particule ou de l'état de spin de cette même particule.
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Un électron isolé a donc une orientation déterminée de son spin parmi une infinité d'orientations possibles ?
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Si c'était un objet classique comme une toupie, oui, mais........ on est en MQ !!!!
Donc d'une part il peut avoir une orientation bien déterminée, disons "vers le haut" mais aussi être dans un état superposé de plusieurs états (comme dans l'exemple que je donnais pour les deux électrons up/down - down/up).
D'autre part, même s'il est "haut" et que tu le mesures dans une directions X inclinée de X degrés, alors tu as une certaine probabilité de le trouver dans un sens ou dans l'autre (si X = 90°, à l'horizontale, ça fait évidemment une chance sur deux).
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Annulé ... doublon
Dernière modification par Amanuensis ; 11/04/2018 à 14h54.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Oui, bien sûr.
En le faisant interagir avec un champ magnétique pendant un certain temps.
Par exemple, on peut faire passer un électron initialement en état de spin up selon Z à un état de spin up selon X (on appelle ça une impulsion pi/2) en le soumettant pendant une certaine durée à un champ magnétique selon Y de signe approprié et de valeur appropriée à cette durée, cf. précession de Larmor.
On le fait tous les jours dans les appareils d'imagerie par résonance magnétique (nucléaire).
Not only is it not right, it's not even wrong!
Salut,
Pourquoi n'y avais-je pas pensé ? C'est même la méthode la plus classique. Merci de l'explication.
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Merci pour ces précisions.
En ce qui concerne les spins des 2 électrons de la première couche atomique, que pouvons-nous dire quant à leurs orientations ?
- Sont-elles de directions opposées sur tous les axes, ou seulement sur 1 axe ?
- Sont-elles fixes ou varient-elles en permanence ?
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Salut,
Sut tout axe. Il suffit que ce soit vrai sur un axe et ça l'est sur tout (les transformations d'états étant les mêmes pour les deux électrons quand on passe d'un axe à un autre. Heureusement d'ailleurs, sinon bonjour les complications. En fait, je trouve les matrices de transformations déjà vachement compliquées comme ça).
Sans perturbation, fixes.
Sous l'influence d'un champ magnétique, on peut avoir variation des orientations (voir juste ci-dessus, la précession de Larmor), mais les deux électrons restent avec des orientations opposées (à nouveau parce que le champ magnétique agit de la même manière sur les deux mais aussi à cause du principe d'exclusion, évidemment).
Tout ceci reste vrai pour les paires d'électrons pour d'autres nombres quantiques orbitaux (n, l, m).
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Bonne question. Surtout que cela a été indiqué par Coussin plus tôt dans le fil (1), et même répété avant l'intervention de B.C. Pas lu le fil?
(1) La question d'andretou à la fin de #48 était une demande de confirmation de ce qu'avait indiqué Coussin sur le sujet.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
