Virtualité des particules virtuelles ...

[BioBen]

Salut,
Ma question est en fait assez simple à formuler : d'où vient la virtualité des particules virtuelles ?

Les nomme-t-on virtuelles parce qu'elles ont une durée de vie très courte ? Ou bien pour une autre raison plus "mathématique" (par exemple qu'elles soient la "partie imagniaire" d'une expression,...enfin j'en sais rien en fait) ?
Ce que je sais, c'est qu'elles ont une influence sur l'environnement, car leur charge par exemple n'est pas virtuelle, ou bien par exemple avec leur rôle actif dans l'évaporation des trous noirs.

http://www.astronomes.com/c7_bigbang...irtuelles.html
http://www-cosmosaf.iap.fr/Rayonnement_de_Hawking.htm

PS : deep si tu veux supprimer mes HS sur l'autre fil ...
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[deep_turtle]

Bon. Avant de parler de particules virtuelles, il faut peut-être revenir sur la notion de processus virtuel en physique quantique.

Prends un atome (non pas celui-là, celui à côté... oui celui-là), avec tout plein de niveaux d'énergie, 1s, 2s, 2p, etc... L'atome est dans l'état fondamental. Tu le soumets à une perturbation en le secouant un coup. Que se passe-t-il ?

La physique quantique te permet de calculer la probabilité de transition de 1s à n'importe quel autre niveau, induite par la perturbation. Si la perturbation n'est pas trop importante on peut faire certaines approximations qui s'appellent justement "perturbatives". On trouve alors que l'amplitude de probabilité de passer du niveau 1s au niveau 2p (par exemple), s'exprime comme une somme d'amplitudes de probabilité de plein de processus élémentaires :

Ceux qui vont directement de 1s à 2p
Ceux qui font 1s -> np -> 2p où n et p sont quelconques
Ceux qui font 1s -> np -> n'p' -> 2p où n, n', p et p' sont quelconques
etc...

Les étapes intermédiaires sont appelées processus virtuels. Ils sont assez contre-intuitifs, car ils ont lieu même si la perturbation initale n'a pas l'énergie suffisante pour faire la transition 1s -> np ! C'est pour ça qu'on dit des fois que le système emprunte provisoirement de l'énergie au vide puis la restitue... Je n'aime pas trop cette expression mais bon...

En physique quantique, donc, le passage d'un état à un autre fait intervenir TOUS les états possibles du système, même ceux qui sont classiquement interdits. Ceci n'est pas si surprenant quand on est familier avec l'effet Tunnel, c'est la même chose : l'état initial et l'atat final sont classiquement accessible, mais la transition fait appel à un état classiquement interdit.

Pour les particules virtuelles c'est exactement la même chose. Certains processus élémentaires font intervenir des états virtuels contenant plein de particules, mais ces particules ne sont pas vraiment là...

Bon, j'ai un peu vidé mon sac, là, je peux revenir sur des détails si tu veux...

[Quantic star]

je croyais que c'était simplement parce qu'elles ne pouvaient pas être détectées par nos détecteurs (justement parce que leur durée de vie est trop courte) ???

[Rincevent]

je croyais que c'était simplement parce qu'elles ne pouvaient pas être détectées par nos détecteurs (justement parce que leur durée de vie est trop courte) ???

les deux phénomènes sont liés : leur durée de vie est courte "afin" que l'on ne puisse pas voir qu'elles ne respectent pas les lois usuelles de la physique... ceci n'est évidemment pas à prendre au premier degré, mais c'est une interprétation de ce qui ressort des inégalités d'Heisenberg : plus elles vivent longtemps, moins elles violent la physique classique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[varphi42]

7 ans plus tard...

J'ai toujours eu un problème avec cette notion de particules virtuelle qui violent la conservation de l'énergie :

Les particules virtuelles ne violent pas la conservation de l'énergie à partir du moment où le quadrivecteur impulsion est conservé à chaque vertex (ce qui à ma connaissance est le cas). Selon moi, une caractéristique majeure des particules virtuelles vient du fait qu'elles ne soient pas sur leur couche de masse ie mais peut on dire qu'elles violent la conservation de l'énergie pour ça?


Arrêtez moi si je me trompe : toutes les particules à court temps de vie viole la conservation de l'énergie. Par exemple le fait que les particules comme le boson Z n'aie pas une masse bien définie mais que celle-ci sorte d'une distribution de Breit Wigner vient-il du fait que, comme le Z vit peu de temps, il peut violer la conservation de l'énergie en vertu du principe d'Heisenberg?

Merci d'avance