Atomes,Univers

[saint.112]

Je reste sur ce topic avec une autre question : si pour arriver dans un trou de ver il faut traverser un trou noir et qu'un trou noir détruit tout ce qu'il avale, comment serait il possible qu'une civilisation extra terrestre pourrait s'en servir pour voyager? leur "vaisseau" ne résisterait pas? et encore moins un être fait de chair? c'est encore une question un peu étrange désolé

Qui demanderait surtout de ta part de creuser un peu, ou de rafraichir, certaines notions de physique élémentaire.
Donc est-ce possible ? Oui, bien sûr, dans la SF. Dans la réalité, et donc sur ce forum, c'est moins sûr…

Nico
-----

[Deedee81]

Salut,

Je reste sur ce topic avec une autre question : si pour arriver dans un trou de ver il faut traverser un trou noir et qu'un trou noir détruit tout ce qu'il avale, comment serait il possible qu'une civilisation extra terrestre pourrait s'en servir pour voyager? leur "vaisseau" ne résisterait pas? et encore moins un être fait de chair? c'est encore une question un peu étrange désolé

Non, c'est une questions légitime. Je m'étais déjà fait la réflexion. Rien que les forces de marées seraient mortelles.

Ceci dit, on ne peut présumer d'une technologie du futur ou d'E.T. Rien ne nous permet de savoir s'il est possible ou pas soit de contrôler la déformation de l'espace-temps au point d'avoir un couloir sans danger pour passer, soit de fabriquer des engins capable de résister (et de protéger leurs occupants, ce qui est difficile avec les forces de marées puisqu'il n'exise pas à notre connaissance de "blindage" anti-gravitation).

[invite2b944230]

Qui demanderait surtout de ta part de creuser un peu

évite.. merci

[mach3]

Mais d'autre part, "l'indiscernabilité" de deux atomes est-elle un fait incontestable ou doit-on dire "en l'état actuel des connaissances"?

L'indiscernabilité des particules élémentaires est une contrainte très très forte qui a beaucoup d'implications, de la mécanique quantique à la thermodynamique.
Quand deux électrons se rapprochent puis s'éloignent, il est par exemple impossible de dire si ils se sont croisés ou si ils ont "rebondi" l'un sur l'autre. Cela se reflète dans la fonction d'onde correspondante et implique des comportements particuliers qu'on observe par ailleurs (histoires de spins, de fermions, de bosons etc... pas assez calé pour détailler).
Quand on a deux récipients adiabatiques remplis de gaz sous la même pression et qu'on les mets en contact, on a un refroidissement (détente de Joule) seulement si les deux gaz sont de nature différentes. C'est le paradoxe de Gibbs et il ne se résout que si on considère que les particules formant le gaz sont indiscernables. Si les particules de gaz était discernables alors on aurait un refroidissement dans tous les cas.

m@ch3

[pascelus]

Il me semble qu'il doit etre envisageable de discerner certains atomes, notamment ceux des isotopes radioactifs.

D'autre part, certaines théories, pour expliquer la dissymétrie matière/anti-matière, évoquent une désintégration "naturelle" plus fréquente en anti-matière. Cela suggèrerait-il une "durée de vie" d'un atome? Auquel cas si un atome peut être "daté" sa discernabilité serait aussi possible...

[mach3]

Il me semble qu'il doit etre envisageable de discerner certains atomes, notamment ceux des isotopes radioactifs.

attention, quand on parle d'indiscernabilité, on parle bien d'objet identiques. Un atome de carbone 12 est indiscernable d'un autre atome de carbone 12, il est par contre tout à fait discernable d'un atome de carbone 13.

Cela suggèrerait-il une "durée de vie" d'un atome? Auquel cas si un atome peut être "daté" sa discernabilité serait aussi possible...

non, pas de datation dans le cas d'un atome seul. La probabilité de désintégration est la même tout le temps, elle ne varie pas en fonction de l'age éventuel de l'atome (ça a pour conséquence les courbes de décroissance en exponentielle bien connue).

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

Notons que plus un objet est compliqué et moins il y a de chance qu'il soit identique à un autre. Car quand on dit "identique" ici, ce n'est pas un vain mot : c'est vraiment identique (même état de spin par exemple, même état d'excitation, etc... Avec des objets macroscopiques, il n'y a aucune chance d'en avoir deux vraiment identiques Et même des atomes dans un matériau à température ordinaire, il y a tellement d'états de vibration et consor que l'indiscernablité devient sans importance. Les statistiques de Dirac et de Bose tendent vers Maxwell à température "éleveé")

Pour la probabilité qui ne dépend pas de lâge, pour info ou pour chercher, cela s'appelle un "processus sans mémoire" ou "processus poissonien" (aucun rapport avec la mémoire courte des poissons rouges mais avec le mathématicien Poisson).

[invitee724fe2f]

L'indiscernabilité ...

merci mais je ne suis pas sûr que vous me répondez.

[Deedee81]

Salut,

merci mais je ne suis pas sûr que vous me répondez.

Tu veux dire la question "Mais d'autre part, "l'indiscernabilité" de deux atomes est-elle un fait incontestable ou doit-on dire "en l'état actuel des connaissances" ?" ???

La réponse est : incontestable.

Tout d'abord, les conséquences de "indicernable ou pas" sont purement logiques. C'est juste une question de compter les états différents. Par exemple :
00
01
10
11

ou bien
00
01 = 10
11

Il n'y a donc pas trente-six possibilités. Et ce comptage a de grosses implications sur les comportements statistiques.

Supposons par exemple que sur les électrons on trouve de minuscules habitants nanoscopiques. L'électron se comportant comme une petite planète. Dans ce cas, deux électrons seraient discernables. Même si nous ne les voyons pas et si nous n'arrivons pas à les discerner, ils seraient au moins discernables en principe. Ce qui aurait des conséquences sur le nombre d'états possibles que peuvent prendre les électrons. Par exemple, même si on ne pouvait pas détecter la présence de ces petits électrhommes, le principe de Pauli ne serait plus valide.

Le caractère indiscernable ayant des conséquences non triviales et clairement présentes dans les résultats expérimentaux, ce caractère indiscernable est incontestable.

Ceci dit, ça n'empêche pas certaines découvertes futures. Supposons qu'un jour on trouve une particule de même masse, spin, charge, etc... que l'électron mais discernable de celui-ci. Ca parrait peu probable, mais ce n'est pas entièrement exclu. Dans ce cas, on ne dirait pas "oh, les électrons sont discernables". On les appellerait simplement autrement (je propose nélectron, ne m'oubliez pas lorsque vous le découvrirez ) et on attribuerait aux électrons et nélectrons un nouveau nombre quantique permettant de les discerner et dont on s'empresserait de vérifier les propriétés (par exemple de conservation) dans diverses interactions (collisions à haute énergie).

En fait, c'est exactement comme ça que l'on a fait dans les années 50 à 80, à peu près, en découvrant le zoo de particules dans les accélérateurs et en étudiant comment elles interagissaient, se transformaient, etc... Par exemple, lorsque l'on a attribué le nombre quantique "étrange" à certaines particules (avant la découverte des quarks) pour expliquer certaines de leurs interactions (ce nombre était conserver par les interactions fortes mais pas par les interactions faibles qualifiées au début de "rapides" et "lentes").

[pascelus]

Merci de vos réponses concernant l'indiscernabilité de deux atomes de meme élément.

Par contre cela sous-entend qu'il soit acquis que ses constituants, les quarks, soient les pièces "ultimes". Comment et pourquoi en est-on certains?

[invitee724fe2f]

oui, à condition qu'ils soient localisés puisqu'on parle d'identité d'états. ( où est le pb de label ? )

Si une comète vient d'une voisine par un chemin extra-ordinaire et qu'elle est identifiée en tant que telle, l'indiscernabilité dont il est question n'a pas d'application : 2 protons, un de la VL et un de la comète extra galactique, seraient indiscernables dans une expérience dans un laboratoire mais comète et reste seraient eux bien discernables, autant que 2 galaxies étiquetées dans le ciel ( à moins d'en faire un gros condensat , pas évident ... ).

Une comète peut être pas, mais un coin de la VL rapproché d'un reste de naine, il me semble que cela a déjà été évoqué par des études de similitudes. Les mêmes qui auraient situé la zone de naissance du Soleil dans la VL. Spéculatif, surement, mais discernabilité aussi.

serait ce faux de voir les choses comme ça ? pourquoi ?

[Deedee81]

Merci de vos réponses concernant l'indiscernabilité de deux atomes de meme élément.
Par contre cela sous-entend qu'il soit acquis que ses constituants, les quarks, soient les pièces "ultimes". Comment et pourquoi en est-on certains?

Non, là on en est pas du tout certain.

Même dans les collisions d'énergie extrême les quarks semblent élémentaire. Mais ça ne constitue pas une preuve.

Notons que deux protons constitués de quarks et gluons (eux-mêmes peut-être pas élémentaire) peuvent être totalement identiques car dans des conditions "ordinaires" c'est quarks et gluons sont dans l'unique état de base (en fait, pas tout à fait unique, il y a deux états de spin).

EDIT faut des collisions très violentes pour les exciter et avoir plusieurs états possibles pour le proton.

oui, à condition qu'ils soient localisés puisqu'on parle d'identité d'états. ( où est le pb de label ? )

Si une comète vient d'une voisine par un chemin extra-ordinaire et qu'elle est identifiée en tant que telle, l'indiscernabilité dont il est question n'a pas d'application : 2 protons, un de la VL et un de la comète extra galactique, seraient indiscernables dans une expérience dans un laboratoire mais comète et reste seraient eux bien discernables, autant que 2 galaxies étiquetées dans le ciel ( à moins d'en faire un gros condensat , pas évident ... ).

Une comète peut être pas, mais un coin de la VL rapproché d'un reste de naine, il me semble que cela a déjà été évoqué par des études de similitudes. Les mêmes qui auraient situé la zone de naissance du Soleil dans la VL. Spéculatif, surement, mais discernabilité aussi.

serait ce faux de voir les choses comme ça ? pourquoi ?

Je ne comprends pas du tout où tu veux en venir. Comme je le disais, pour des objets macroscopiques (comme les chats ou les comètes, ils ont d'ailleurs tous les deux une queue ) il n'y a aucune chance d'en avoir deux strictement identiques.

He oui, les comètes peuvent "venir d'ailleurs" et cela peut se traduire dans leur composition (je n'en sais pas plus, je ne suis pas cométologue, ni cosmétologue d'ailleurs. Bon, c'est vendredi, il est temps que je m'en aille Bon Weekd end)

[invitee724fe2f]

c'était une tentative de recoller au contexte.
Bien sûr pour le reste et la théorie de l'indiscernabilité. Il y a justement une news récente sur l'effet HOM avec de l'hélium.

bref c'était encore le sexe des anges, nous sommes des lactéens intégraux, foi de terrien ... Revenons à des sujets moins spéculatifs. Vivement, la digestion des résultats de Planck et le bilan de chaque théorie ...

alors bon we

[Gilgamesh]

Concernant l'indiscernabilité quantique, ça vaut le coup de remettre une couche (pour bien dire à quel point c'est fondamental, comme exposé par mach3 et DD). L'implication de l'indiscernabilité concerne in fine la solidité de la matière via le principe d'exclusion de Pauli. Plus largement ça aboutit à ce qu'on appelle le théorème spin-statistique qui décrit deux types fondamentaux de particules, les bosons (de spin entier, gouvernés par la statistique de Bose Einstein) et les fermions (de spin demi-entier, gouvernés par la statistique de Fermi-Dirac). Au niveau mathématique c'est un des trucs les plus ardu de la physique quantique. Mais ça peut s'approcher à l'aide d'un concept simple de mathématique de terminale : la parité des fonctions.

Commençons par une expérience de pensée. Soit 2 particules identiques, Alice et Alice séparées d'une distance d. Notez : Alice et Alice, non pas Alice et Bob, comme c'est d'usage, car le point important de cette expérience de pensée c'est que les particules doivent rester indiscernables. Rigoureusement. Comme deux électrons, par exemple, ou deux photons. Si un petit génie s'amusait au même moment à intervertir la position respective de tous les électrons et de tous les photons de l'Univers que devrait il en résulter ? La réponse est intuitive : rien! L'expression mathématique de cette exigence de symétrie est très contraignante.

Donc, Alice et Alice. Elles sont séparées d'une distance d. Si d est petit, je doit tenir compte du fait qu'à cause de l'indetermination quantique je ne peux pas garantir qu'au bout d'un temps t, Alice n'aura pas échangée sa place avec Alice et vice versa. Or, il ne doit rien en résulter.

Pour décrire mes Alices je me sert d'une fonction mathématique appelée amplitude (notée usuellement Psi). Mathématiquement c'est un nombre complexe de la forme exp(i.alpha) avec i tel que i²=-1 et alpha un angle (en radian). Mais peu importe. Le point est que :

1/ en méca quantique les fonctions d'onde de particules indiscernables s'additionnent. De ce fait, la fonction d'onde décrivant l'état : "Alice est à la distante d de Alice" est elle même une fonction d'onde. Notons la Psi(Alice-à-côté-d'Alice) ou plus compacte : Psi(A-A)

2/ Ce qui est observable physiquement c'est la détection des particules et que ceci s'exprime de façon probabiliste, c'est à dire sous la forme d'un réel compris entre 0 et 1.

3/ Cette proba s'obtient en portant le module de mon nombre complexe au carré, P=|exp(ia)|²

Quelle forme dois-je donner à ma fonction d'onde Psi(A-A) ?

C'est là que les athéniens s'atteignent, et que le boson se distingue du fermion.

Divisons l'intervalle d en 2 parties égales. d = 2x:

Alice .------ —x ----0---- +x ------. Alice

une Alice en -x (par rapport à l'origine 0), l'autre en +x

Mon exigence d'interchangeabilité s'exprime ainsi : il faut que [Psi(-x)]² = [Psi(x)]²

qui se traduit ainsi : amplitude que Alice est en -x et Alice en x = amplitude que Alice soit en x et Alice en -x

Bon et alors ? Alors, j'ai DEUX solutions :

Psi(-x) = Psi(x) --> fonction PAIRE
Psi(-x) = - Psi(x) --> fonction IMPAIRE

Il se trouve que Dame Nature emploie les deux.

La fonction PAIRE pour les BOSONS
(particule de spin entier : -1, 0, 1...)
exemple : le photon

La fonction IMPAIRE pour les FERMIONS
(particule de spin demi-entier : -1/2, +1/2...)
exemple : l'électron


Dessiner cela...


En ASCII l'AMPLITUDE Psi (A-A) du bidule donne qqchose comme ça :

BOSON (fonction paire)

         /\
        /  \
       /    \
      /      \
     /        \
    /          \
 Alice -x 0 +x Alice


FERMION (fonction impaire)

    /\
   /  \
  /    \
 /      \
/        \
 Alice -x 0 +x Alice
           \        /
            \      /
             \    /
              \  /
               \/

Et la courbe de probabilité |Psi(A-A)|² comme ça :

BOSON (statistique de Bose-Einstein)

         /\
        /  \
       /    \
      /      \
     /        \
    /          \
 Alice -x 0 +x Alice

FERMION(statistique de Fermi)

    /\         /\
   /  \       /  \
  /    \     /    \
 /      \   /      \
/        \ /        \
 Alice -x 0 +x Alice

Ce qui signifit que :

- quand deux bosons sont côte à côte ils n'ont qu'une seule envie, être ensemble. La proba est en effet maxi pour x=0, c'est à dire pour que les particules soient au même endroit. Les bosons sont grégaires (bosons, bisons, ça rime)

-quand deux fermions sont côte à côte, la proba que la distance qui les sépare s'annule est nulle. Ils restent côte à côte, bien séparés. les fermions sont "individualistes".


Les fermions sont les particules de la matière. C'est pour ça que la matière est solide et "prend de la place" sans s'effondrer sur elle même.

les bosons sont les particules d'interactions : elles sont vectrices des forces entre les particules de matières (ou entre elles mêmes si elles sont elles mêmes chargées).

[invitee724fe2f]

bien sûr Gilgamesh , d'ailleurs c'est si bien résumé que je marque la page.

mais peut on parler d'indescernabilité à l'échelle des macro-objets comme une comète , un astre ou la galaxie de référence ?
Dans le cas d'un laboratoire on ne peut pas étiqueter les bosons et dans l'autre , l'étiquetage est spatial.

Ce n'est pas vraiment le sujet avec des objets macroscopiques ( et jusqu'à un certain point homogènes en provenance , ayant suivi la même trajectoire )

je rappelle que la construction , qui avait amené à spéculer , passait par une analogie aux météorites de Mars. Si on est capable d'identifier un objet extra galactique comme on l'a fait pour ce caillou , alors etc etc.
Peut on opposer l'indiscernabilité à l'identification du caillou ? Si on en fait une poudre et qu'on l'avale, pourrait on nier avoir un peu de Mars en soi ?

[Gilgamesh]

bien sûr Gilgamesh , d'ailleurs c'est si bien résumé que je marque la page.

mais peut on parler d'indescernabilité à l'échelle des macro-objets comme une comète , un astre ou la galaxie de référence ?
Dans le cas d'un laboratoire on ne peut pas étiqueter les bosons et dans l'autre , l'étiquetage est spatial.

Ce n'est pas vraiment le sujet avec des objets macroscopiques ( et jusqu'à un certain point homogènes en provenance , ayant suivi la même trajectoire )

je rappelle que la construction , qui avait amené à spéculer , passait par une analogie aux météorites de Mars. Si on est capable d'identifier un objet extra galactique comme on l'a fait pour ce caillou , alors etc etc.
Peut on opposer l'indiscernabilité à l'identification du caillou ? Si on en fait une poudre et qu'on l'avale, pourrait on nier avoir un peu de Mars en soi ?

Comme dit, dès que tu dépasses le stade de la molécule et que tu as un assemblage de N atomes, le nombre de configurations discernables doit être un truc en 2^N... Imagine le nombre que tu obtient pour une mole, cad avec N égal au nombre d'Avogadro.

[invitee724fe2f]

donc, que vient faire l'indiscernabilité quantique ici ?

[Gilgamesh]

donc, que vient faire l'indiscernabilité quantique ici ?

Elle intervient quand on réfléchit à l'échelle de l'atome lui même (ou de petites molécules). En gros la question concerne le test scientifique qui pourrait être fait pour vérifier l'origine d'une partie d'un corps.

Ceci dit paradoxalement on le fait au niveau atomique à travers l'analyse isotopique...

[invitee724fe2f]

je ne comprends pas.

bon merci.

[Gilgamesh]

je ne comprends pas.

bon merci.

Par rapport à l'interrogation de départ, ça concerne la question de savoir si on peut déterminer l'histoire de la matière, donc sa provenance.

Si tu prends N atomes, avec N grand, en théorie tu peux reconstituer tous les changement qu'a subit l'échantillon car l'arrangement de N offre un nombre tellement grand de combinaison que tout peut être tracé.

Si N=1, il n'y a aucun moyen de le faire.

[pascelus]

Si tu prends N atomes, avec N grand, en théorie tu peux reconstituer tous les changement qu'a subit l'échantillon car l'arrangement de N offre un nombre tellement grand de combinaison que tout peut être tracé.

Si N=1, il n'y a aucun moyen de le faire.

Sauf peut être si on change d'échelle, et que l'on décompose N... Vu qu'il n'est pas totalement exclu que l'on ne connaisse pas les éventuels composants des quarks et autres gluons?

[Gilgamesh]

Sauf peut être si on change d'échelle, et que l'on décompose N... Vu qu'il n'est pas totalement exclu que l'on ne connaisse pas les éventuels composants des quarks et autres gluons?

Non, car dès l'échelle de la petite molécule, on est à l'échelle quantique, sous le régime de la superposition d'états. Il n'y a pas plus de trace de son origine dans une molécule de CO2 que dans les atomes de carbone et d'oxygène la constituant. C'est a fortiori le cas quand on raisonne à l'échelle sub-atomique. Quand je mesure par exemple la forme d'une molécule je vais trouver une certain angle entre ses atomes, mais je ne fais que sélectionner un état parmi une multitude possible pour cette molécule. Cet état n'ayant aucune permanence, il ne peut servir à conserver de l'information. Pareil dans l'état du nuage électronique ou des constituants du noyau.

La seule information embarquée stable, c'est la constitution isotopique (cad la présence de neutrons en plus ou en moins), et c'est abondamment utilisé pour tracer la matière.

[Deedee81]

Salut,

mais peut on parler d'indescernabilité à l'échelle des macro-objets comme une comète , un astre ou la galaxie de référence ?

Non, ou alors avec un sens très différent (indiscernable = "nous n'avons pas les moyens technologiques ou les informations suffisantes pour discerner")

Si on en fait une poudre et qu'on l'avale, pourrait on nier avoir un peu de Mars en soi ?

Non car on ne sait pas les réduire en poudre. C'est du chocolat et du caramel Désolé

[invitee724fe2f]

Salut Deedee,

certaines questions sont là pour souligner la contradiction.
Quand je me trompe, je le reconnais et avance. Mais chacun possède ses propres pratiques.

merci pour les infos

[saint.112]

Non car on ne sait pas les réduire en poudre. C'est du chocolat et du caramel Désolé

À moins de congeler la barre. Alors même le caramel le plus mou est suffisamment dur pour être réduit en poudre.
Nico

[Deedee81]

P.S. Au cas où cela aurait été mal compris (si c'est le cas, veuillez m'excuser), Anta.C, dans ma boutade je ne faisais aucune critique ou commentaire sur ton message. C'est juste que j'adore ces petits batons mou et chocolatés (j'en ai encore mangé un à midi pour dessert, après mon premier dessert : une boulette de viande froide) et ça m'est venu comme ça