Deux particules qui se percutent dans le LHC à presque deux fois la vitesse de la lumière.

[invitee6f0086a]

Bonjour à tous,

Dans un accélérateur de particules, qui étudie le résultat de collisions de particules allant à presque la vitesse de la lumière, comment chaque particule perçoit le temps de l’autre ?

Je vais prendre un exemple :

Deux particules P1 et P2 vont se percuter à presque 2 fois c (pour nous).

Question 1 :

Vont-elles se percuter à presque 2 fois c ? toujours pour nous, je sais bien que ni P1 ni P2 ne vont à supérieur à c.

Question 2 :

P1 et P2 allant l’une vers l’autre à presque 2 fois c, comment le temps de P2 « s’écoule-t-il » mesuré par P1, et inversement ?

Comment « s’écoule » le temps sur P1 et P2 mesuré par nous ?

Je crois que pour P1, P2 vieillit plus lentement,

Je crois que pour P2, P1 vieillit plus lentement,

Je crois que pour nous, P1 et P2 vieillissent plus lentement.

Pas très logique tout ça ! ? mon raisonnement doit être mauvais !

Merci de m’aider à comprendre,
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[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

Dans un accélérateur de particules, qui étudie le résultat de collisions de particules allant à presque la vitesse de la lumière, comment chaque particule perçoit le temps de l’autre ?

Je vais prendre un exemple :

Deux particules P1 et P2 vont se percuter à presque 2 fois c (pour nous).

Question 1 :

Vont-elles se percuter à presque 2 fois c ? toujours pour nous, je sais bien que ni P1 ni P2 ne vont à supérieur à c.

Au plan cinématique (étude du mouvement en tant que tel) la distance entre les deux particules mesurée par l'observateur va diminuer de 2c chaque seconde oui. Percuter est un terme de dynamique (étude du mouvement en rapport avec les forces qui le modifie), à éviter ici.

Question 2 :

P1 et P2 allant l’une vers l’autre à presque 2 fois c, comment le temps de P2 « s’écoule-t-il » mesuré par P1, et inversement ?

Toute émission de radiation de P1 à P2 sera ultra-blueshifté et focalisé dans l'axe du mouvement, elles se "voient" donc l'une l'autre en accéléré.

Comment « s’écoule » le temps sur P1 et P2 mesuré par nous ? Je crois que pour P1, P2 vieillit plus lentement,
Je crois que pour P2, P1 vieillit plus lentement,
Je crois que pour nous, P1 et P2 vieillissent plus lentement.

Tout dépend sous quel angle on regarde la particule. Quand elle se rapproche de nous, c'est blueshfté, quand elle passe pile devant nous y'a pas de changement, quand elle s'éloigne c'est redshifté.

a+

[invite80fcb52e]

L'énergie des protons au LHC est de 7 Tev, ce qui donne un facteur de Lorentz de 7500 pour chaque particule. Pour nous le temps sur les particules parait être 7500 fois plus lent.
Si une particule se désintègre en 1s, on la verra le faire en 7500s, soit un peu plus de 2h.

Dans le référentiel d'une particule, le facteur de Lorentz est de presque 10⁸, chaque particule voit l'autre ralentit d'un facteur 10⁸, si bien qu'une particule qui se désintègre en 1s sera vu désintégrée par l'autre en 3 ans.

Sinon ton raisonnement est bon.

Tout dépend sous quel angle on regarde la particule. Quand elle se rapproche de nous, c'est blueshfté, quand elle passe pile devant nous y'a pas de changement, quand elle s'éloigne c'est redshifté.

Tu oublies la dilatation du temps!!

[papy-alain]

Question bête d'un non-spécialiste : on ne collisionne que des protons au LHC ? Avec des électrons c'est impossible ? Ou c'est sans intérêt ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite80fcb52e]

Question bête d'un non-spécialiste : on ne collisionne que des protons au LHC ? Avec des électrons c'est impossible ? Ou c'est sans intérêt ?

Oui des protons ou des ions.

Les électrons sont trop peu massif, si bien qu'en tournant en rond ils rayonnent trop d'énergie et ralentissent.
Pour les électrons on utilise des accélérateurs linéaires (en ligne droite), dont le plus grand est celui du SLAC à Stanford avec 3,2 km.

[papy-alain]

Pour les électrons on utilise des accélérateurs linéaires

Et ça donne quoi quand deux électrons se rencontrent ? C'est une particule élémentaire, non ?

[Deedee81]

Et ça donne quoi quand deux électrons se rencontrent ? C'est une particule élémentaire, non ?

Ils diffusent ou créent des gerbes de particules, selon le niveau d'énergie. C'est comme pour les protons.

Le fait qu'il soit une particule élémentaire rend les calculs plus simples mais concentre aussi toute l'énergie dans l'impact (au lieu de la répartir sur les quarks du proton). Mais, comme le dit Gloubi, on fait avec ce qu'on a Les plus grands niveaux d'énergie avec la technologie d'aujourd'hui sont obtenus avec des protons.

[invite80fcb52e]

Mais les plus grands facteurs de Lorentz (et donc les plus grandes vitesses) sont obtenus avec les électrons, même si l'énergie totale est plus petite!

[papy-alain]

Mais c'est très intéressant, ça. Si les électrons produisent des gerbes de particules, ça veut dire que l'électron n'est pas réellement une particule élémentaire et qu'il peut se désintégrer en produisant des sous-particules ???

[Deedee81]

Mais c'est très intéressant, ça. Si les électrons produisent des gerbes de particules, ça veut dire que l'électron n'est pas réellement une particule élémentaire et qu'il peut se désintégrer en produisant des sous-particules ???

Il ne s'agit pas d'une désintégration mais d'une interaction. L'énergie excédentaire étant transformée en particules.

D'ailleurs on peut très bien avoir la réaction (e électron, q particules quelconques sauf électrons et positrons) :

e + e -> e + e + e + q

Notons que on n'a jamais vu deux électrons différents. Les électrons à droite ne sont donc pas des électrons "vidés"

Ce n'est pas très différent de la production de particules par les fluctuations du vide.

Il y a une règle en théorie quantique des champs :
- toute interaction peut se produire du moment que les lois de conservation sont respectées (mais évidemment, les probabilités varient)

Lois de conservation : énergie, impulsion, parité, charges

Avec quelque violations (l'interaction faible viole les interactions C, P et T séparément mais jamais la combinaison des trois CPT).

[Zefram Cochrane]

Bonjour Papy,
cela veut dire que les électrons peuvent lors de la collision restituer une partie ou la totalité de l'énergie cinétique accumulée sous la forme d'autres particules élémentaire à partir du moment où ils respectent un certains nombre de règles de conservation dont je laisse le détail à d'autres. La MQ c'est pas mon truc.
cordialement,
Zefram
Deedee par exemple

[papy-alain]

e + e -> e + e + e + q

Mince alors ! Créer de la matière à partir d'énergie, je ne connaissais ça qu'avec les photons, dans certaines conditions bien précises. Dans cette réaction, un nouvel électron apparaît, sans être le produit de désintégration d'un nucléon. Et je suppose qu'il est stable, qu'il ne s'agit pas d'une particule virtuelle ? Et le q est donc une particule chargée positivement, alors ?

[Deedee81]

Mince alors ! Créer de la matière à partir d'énergie, je ne connaissais ça qu'avec les photons, dans certaines conditions bien précises. Dans cette réaction, un nouvel électron apparaît, sans être le produit de désintégration d'un nucléon. Et je suppose qu'il est stable, qu'il ne s'agit pas d'une particule virtuelle ?

Tout à fait.

Le photon n'est pas très différent des autres particules à ce sujet. Les seules choses qui changent ce sont les masses, énergies, charges,spins,...

[papy-alain]

C'est tout de même incroyable, tout ce qu'on peut apprendre sur ce site. Il faut dire que la MQ est vraiment une affaire de spécialistes.

Mais alors, cela signifie que les particules élémentaires ne sont constituées que d'énergie...

[Zefram Cochrane]

Je suppose qu'ici q est un prositron de nombre leptonique -1
sinon la réaction de colle pas.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_leptonique

[Deedee81]

Mais alors, cela signifie que les particules élémentaires ne sont constituées que d'énergie...

Hé non puisqu'elles ont des propriétés tel que les charges, les spins, des constantes de couplage, etc....

Ce n'est pas aussi bizarre qu'il n'y parait.

Chaque type de particule correspond à un champ donné (hors unifications) : champ électromagnétique, champ électropositronique, etc...

Les états à X particules ne sont jamais que des états de ces champs, états quantifiés. Un peu comme si c'était des états de vibrations du champ (là je fais dans la vulgarisation de bas étage ).

D'ailleurs, si le nombre de particule est un invariant de Lorentz, il est différent pour un observateur accéléré (c'est à la base des travaux de Hawking sur l'évaporation des TN) : pour la MEME situation physique, deux observateurs peuvent constater un nombre différent de particules ! Cela montre bien le caractère non fondamental de la "particule".

Et là, le fait que le champ ait de l'énergie mais possède aussi différentes propriétés et également qu'il puisse changer d'état par interaction avec d'autres champs, cela parait tout de suite moins bizarre

Je suppose qu'ici q est un prositron de nombre leptonique -1
sinon la réaction de colle pas.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_leptonique

Pour une particule seule oui. Mais je disais "ensemble de particules différentes de l'électron". Sous-entendu que le total du nombre leptonique est -1.

[invitee6f0086a]

Pour nous le temps sur les particules parait être 7500 fois plus lent.
Si une particule se désintègre en 1s, on la verra le faire en 7500s, soit un peu plus de 2h.

Dans le référentiel d'une particule, le facteur de Lorentz est de presque 10⁸, chaque particule voit l'autre ralentit d'un facteur 10⁸, si bien qu'une particule qui se désintègre en 1s sera vu désintégrée par l'autre en 3 ans.

Merci à tous !

J’adore ces comparaisons avec d’autres échelles, on se rend bien compte des proportions.

Mais entre P1, P2 et l’observateur, qui vieillit le moins vite (ou plus..) ?

Quelle est « la réalité » à un instant t ?

Y aurait-il 3 « réalités », en fonction du point de vue ?

[invite80fcb52e]

Mais entre P1, P2 et l’observateur, qui vieillit le moins vite (ou plus..) ?

Ca dépend du point de vue!

Quelle est « la réalité » à un instant t ?

C'est quoi la réalité?

[invitee6f0086a]

C'est quoi la réalité?

Ben, c’est justement la que j’ai un problème.

Je vais dire que ce serait « exister » à un instant t pour tout les trois.

Mais, P1, P2 et l’observateur, peuvent-ils « cohabiter » au même « moment » ?

J’ai bien conscience que je patauge.

[papy-alain]

Bonjour Deedee, bonjour à tous.

Hé non puisqu'elles ont des propriétés tel que les charges, les spins, des constantes de couplage, etc....

Oui, et parmi ces propriétés, il y a la masse de la particule créée. Cela signifie-t-il qu'il y a, lors de cette interaction, création de bosons de Higgs également ?