bonjour,
pourriez vous m'orienter pour travailler sur ces questions SVP : (je ne suis pas scientifique)
1/ Intuitivement je perçois comment la matière peut évoluer vers la lumière, mais l'inverse est-il possible ?
2/ Existe t'il d'autres objets dans l'univers que la matière et la lumière ?
qui pourrais me donner quelques indices pour commencer à travailler sur ces questions ?
merci
Je pense que tu "cernes mal" ton pb, il vaudrait mieux que tu commences par chercher des renseignements (ou même poser des questions) sur le concept d'énergie et par conséquent si tu veux de matière également...
Tout est Nombre, comme disait l'autreEnvoyé par ptimsit
Bon, tout d'abord il faut généraliser la distinction entre "matière" et "lumière".
Ce que désigne le mot "matière" dans le Modèle Standard, c'est l'ensemble des fermions, les particules dont le spin (une quantité assimilable à un moment de rotation) est demi-entier (-3/2, -1/2, +1/2, +3/2).
Ensuite, les particules élémentaire de la matière se distingue par leur charge.
Toutes sont sensible à la gravitation et à l'interaction faible.
Certaine ont en outre une charge électrique : les lepton chargés (cad sauf les neutrinos, soit l'électron, le muon, et le tau) et les quarks
Certaines ont en outre une charge de couleur (charge de l'interaction forte) : les quarks.
Ce qui généralise le notion de "lumière" (comme vectrice d'une force, l'électromagnétisme) c'est celle de bosons, les particules dont le spin est entier ou nul (-2, -1, 0, +1, +2).
Pour la gravité, le graviton
Pour l'électromagnétisme, le photon
Pour l'interaction faible, les bosons massifs W+, W-, Z°
Pour l'interaction fortes, les gluons colorés (8 états de couleur possibles)
La transformation d'une particule du Modèle Standard e, une autre est liée à la conservation de quantités telles que l'énergie bien sur, mais également : l'impulsion, le spin, la charge électrique, la couleur (charge de l'interaction forte), la saveur (la charge de l'interaction faible).
Dire qu'une transformation est permise, revient à dire que le systeme est une superposition quantique de tous les états permis. Car en mécanique quantique, tout ce qui est permis existe sous forme superposé (une addition du nombre complexe représentant l'amplitude que l'on représente ainsi : |>).
Ce qui va être observé, c'est un des états parmis ceux ci.
Si je prend un muon, par exemple, il existe sous la forme :
|μ-> (le muon) et sous la forme |e-, νe_, νμ> (un électron, un antineutrion électronique, un neutrino muonique). L'antineutrino électronique et l'électron annulent leur saveur respective (leur "ectronicité") et le neutrino muonique assure la conservation de la saveur du muon (sa "muonicité").
Donc tout est conservé et la transformation est permise dès lors que l'électron et les deux neutrinos se répartissent correctement le spin, l'énergie et l'impulsion de départ.
Or, le nombre de configurations quantique "à 3 acteurs" (e,v,v) est considérablement plus élevé que le nombre de configuration "à 1 seul acteur" (µ). Tous pris un à un sont équiprobables, et donc ce qui est observé, c'est l'état globalement le plus probable, à 3 acteurs : on dit alors que le muon c'est désintégré. Une fois les 3 acteurs partis chacun de leur côté, on ne peut plus revenir en arrière et le changement d'état est irreversible. La probabilité de désintégrations est d'autant plus élevé, et la désintégration d'autant plus rapide, que la ratio des états possible avant/après est en faveur de l'après.
vala, vala
a+
Euh... C'est très gentil, mais ne vaudrait-il mieux pas commencer par le début ? Parce que là, même après m'être potassé quelques bouquins de vulgarisation sur la physique quantique, je me sens moins capable de répondre à la question originale après ta réponse qu'avant...
Bien cordialement
Train
La physique Q c'est quand on "maîtrise" un minimum de physique classique déjà bien entendu...il faut se pencher sur le modèle standart, l'électromagnétisme, éventuellement la méca...
Gilgamesh vous a fait un petit topo sur le modèle standart car ptimsit s'interrogait entre autre sur la matière (et ses constituants par conséquent...) ; mais comme je l'avais mentionné plus haut, il vaudrait mieux se pencher sur le concept d'énergie "pour commencer", voir les visions classiques puis enfin la quantique...
snif, mais j'ai essayé de commencer par le début...
La question de savoir comment on passe d'un type de particule à un autre (par exemple le fait qu'un photon gamma donne un couple e- e+) fait appelle a la notion d'invariants : énergie, impulsion, spin et charge.
Mais si tu veux, on peut reprendre d'un autre bout. Par exemple à partir de l'idée que tu t'en fais et les points où ça accroche.
salut
ce que tu racontes Gilgamesh est peut etre juste mais pas clair du tout. C'est pas très gentil de noyer les gens sous une tonne de science. Cela fait surtout pompeux et cela ne m'impressionne pas.
Et en plus on se fait avoiner...
Je sais qu'il est désagréable de ne pas comprendre mais il y a - et j'en suis navré - une phase assez "ascétique" dont on ne peut faire l'économie, une certaine exigence personnelle dont il faut faire preuve pour accéder aux concepts clés assez abstraits du monde des particules élémentaires.
Histoire d'être constructif décrit nous plutôt "où tu en es" dans ta vision des choses, comment tu te représentes le monde des particules : matière, lumière, toussa ; ce sera plus facile de répondre de manière adaptée.
a+
On peut critiquer l'approche de Gilgamesh car je ne suis pas sur qu'un néophite aura une idée de ce qu'est un spin et effectivement commencer par la est un peu douloureux pour les neurones, mais je ne supporte pas qu'on lui reproche de " noyer les gens sous une tones de sciences" .
Il ne faut pas oublier que l'aide apporter par les differents forumeur n'est pas un acquis mais un privilége. Alors si certains passages bloques, plutot que de faire des critiques gratuites , poser une question pour comprendre est plus intelligent je pense .
salut,
MERCI Gilgamesh......
je ne suis pas scientifique(pas "intelligent" non plus),j'ai juste lu qq trucs a droite a gauche....et ta synthese est concise,ton approche efficace,sans redondance...de quoi bien demarrer .qu'en pense ptimsit...?
merde je me suis fait taper sur les doigts.
essayons de répondre à ma manière à Timsit.
A partir du moment ou l'energie globale de l'univers est une constante, ou la lumière est de l'energie et la matière aussi.
Je ne vois pas ce qui pourrait empecher les échanges d'energie de la matière vers la lumière et réciproquement.
Donc la lumière peut se transformer en matière et vice et versa.
pour répondre aux critiques me concernant:
qui a réellement compris ce que Gilgamash a sorti ?(en toute honneteté)
je ne mets pas en doute les connaissance de Gilgamesh ni la véracité de ses propos (j'en ai pas les moyens).
Je milite contre une vision trop mathématique des sciences, c'est tout.
Bien entendu que ce qu'a dit Gilgamesh est compréhensible...maintenant il est évident qu'il faut avoir une certaine base pour tout comprendre mais les livres sont là pour aider ceux qui débutent dans le domaine en cas...
Je ne trouve pas que son approche est trop mathématiques, c'est de la physique ; maintenant, les mathématiques sont le language de la physique et même du... (comme diront certains), donc il est difficile de faire de la Physique sans Maths...
Bon, j'essaye par la face Sud.
ptimsit pose la question s'il est possible de transformer la matière en lumière et la lumière en matière. Et incidemment s'il existe autre chose dans l'univers que ces deux choses là.
On ne peut répondre à cette question de manière à satsifaire celui (ceux !) qui se la pose(nt) qu'en reprenant ces deux catégorie matière/lumière à la euh... lumière du modèle standard des particules élémentaires, qui représente le consensus actuel au sujet des particules qui composent l'univers.
Ce que l'on désigne par le mot matière ce sont les atomes. Les atomes c'est à dire 3 particules à l'origine : les protons et les neutrons d'un côté, qui composent le noyau (et pour cette raisons rassemblés sous le vocable de nucléon) et l'électron de l'autre, qui leur tourne autours. Ca c'est le niveau de culture général dont tout le monde doit au minimum disposer niveau bac. Ca correspond à l'état des connaissances dans les années 50.
Pour répondre à la question posée il faut franchir un pas de plus et voir ce qui c'est passé ensuite.
Premièrement on découvre 2 autres particules ayant les même propriété que l'électron (donc faisant partie de la matière aussi), notamment une charge électrique -e mais beaucoup plus massives : le muon et le tau. Et instables (de l'ordre de la µs pour le muon et de la ns pour le tau, plus massif). Les 3 compère, e-, µ, et T forment les leptons massifs c-a-d etymologiquement les particules légère (du gr. leptos) massives hum...
Deuxièmement on découvre une particule dont on soupçonnait fortement l'existence le neutrino, noté v (nu), de charge nulle. Les neutrinos en fait car pour des raisons de symétrie il en faut un par lepton lourd : le v_electronique, le v_muonique, le v_de tau
e, µ, T + 3 v forment ensemble les leptons
Troisièmement, on découvre un invraissemblable bestaire de particules massives, certaines moins massive (les meson pi, K,...) mais la plupart plus massives que les nucléons.
Tout rentre dans l'ordre quand on s'avise que l'ont peut "fabriquer" toutes ces particules, et leur propriété, à l'aide d'un nombre restreint de composants plus élémentaires, les quarks, dont on suppose 6 "saveurs" regroupée par paire, l'une de charge électrique +2/3 et l'autre de charge électrique -1/3 (up/down, strange/beauty, top/bottom) et 3 "couleurs" (Rouge, Vert, Bleu).
3 quarks de saveur quelconque et de 3 couleur complémentaires forment un baryon, dont les nucléons (proton = 2 up + 1 down, neutron = 1 up + 2 down).
2 quarks de saveur quelconque et l'un d'une couleur quelconque et l'autre de son anti-couleur forment les mésons.
L'ensemble des "composés de quarks", baryon et méson, forment les hadrons.
La regle de composition d'un hadrons impose que la charge de couleur résultants soit nulle c'est à dire "blanche", soit en assemblant 3 couleur complémentaire (baryons) soit une couleur et son anti-couleur (mésons).
Leptons et hadrons forment ce qui est convenu d'appeler la matière.
Ce que l'on désigne par le mot lumière c'est à l'origine une seule particule, le photon. C'est la particule médiatrice de l'interaction électromagnétique. Avec la gravitation, l'électromagnétisme forment au départ les deux seule forces connues de la Nature. Ce sont en effet deux forces qui s'exercent à longue distance et sont donc mesurable à notre échelle. Elles se caractérisent chacune par une "charge", c'est à dire par une certaine quantité portée ou non par la matière et qui la rend sensible à l'interaction.
Pour l'électromagnétisme c'est la charge électrique, pour la gravitation c'est la masse.
On va découvrir deux autre force, l'interaction forte et l'interaction faible qui sont des forces de courte portée.
La charge de l'interaction faible est la "saveur".
La charge de l'interaction forte c'est la "couleur".
Et comme pour l'électromagnétisme, ces interaction sont médié par une particule. En fait plusieurs.
Les particules vectrices de l'interactions faible sont les bosons massifs, deux chargés : W+, W- et un neutre : Z°
Les particules vectrices de l'interaction forte sont les gluons, de masse et de charge élecrtrique nulle mais par contre portant une charge de couleur et d'anticouleur.
On généralise la notion de lumière en englobant toutes les particules d'interaction : y (photon), W+, W-, Z, 8 gluons.
La caractéristique la plus profonde qui range les particules dans le monde de la matière et de la ""lumière"" c'est un nombre quantique appelé spin, qui se mesure en unité de Planck h/2pi Joule.seconde. Classiquement, c'est une grandeur homogène à un moment cinétique intrinsèque, c'est-à-dire comme si la particule « tournait sur elle-même », le spin mesurant la "quantité de rotation". Toutefois et fondamentalement, le spin n'a pas d'équivalent en physique classique.
En tout cas, cela contribue à faire deux camps :
Les fermions, de spin demi-entier (+1/2, -1/2 pour les particules élémentaires que l'on vient de rencontrer : lepton lourd, neutrinos, quark). Toute la matière !
Les bosons, de spin entier ou nul (1 pour le photon, les bson faible, les gluon. 2 pour le graviton, le boson vecteur de la gravitation). Toute 'les' lumière's' !
Voila.
Maintenant, peut on passer de l'une à l'autre ?
Pour répondre à cela, il faut se figurer que tout est permis en Physique si on respecte des INVARIANTS.
En fait, l'histoire entière de la Physique pourrait s'écrire en dénombrant les quantités invariantes qui gouvernent les métamorphoses du réel : QU'EST CE QUI NE CHANGE PAS DANS UNE TRANSFORMATION ? Voila LA question fondamentale de toute Physique fondamentale.
La première transformation que subit le réel (matière te lumière) c'est bien sûr le temps. La quantité conservée dans ce cas, c'est l'énergie.
On peut également transformer un système en le translatant dans l'espace. La quantité conservée alors, c'est l'impulsion, masse × vitesse.
Les autres "dimensions" dans lequelles on peut effectuer des transformation sont abstraites, ni espace, ni temps ; pour cela on nomme cet ensemble de "dimension" "espace interne des phases". Cet espace interne c'est un peu l'intimité de la particule, son vécu ou plutôt son identité propre qui se translate dans l'espace-temps. Les quantités à conserver sont alors le spin et les charges (masse, charge éléctrique, saveur, couleur...).
Et ensuite c'est l'arithmétique qui prend le relais... Car toutes ces phases sont des nombres algébrique que l'on peut additionner ou soustraire.
Quand je passe d'un photon à un couple éléctron-positron,
considéré sous l'angle de la charge électrique j'ai :
0 = +1 -1
(conservation : ok)
sous l'angle de la couleur :
0 = 0 + 0
(conservation : ok)
sous l'angle de la saveur "électron"
0 = +1 -1
(conservation : ok)
etc
Quand tout est ok, alors la transformation est possible. Elle a alors pour se réaliser une certaine probabilité. Et cette proba dépend du nombre de configurations possibles constituant les divers état quantique de part et d'autre de l'égalité ici le nombre d'état qui correspondent à la situation "être un photon" d'une part et "être un électron et un anti électron". De la même façon que le chaud va vers le froid, la transition spontanée correspond a la transition vers l'état le plus probable, en accord avec le 2e Principe de thermo, l'augmentation de l'entropie.
vala. On a atteint le camps de base.
a+
Chapeau l'artiste
Il y a des message de certains membres qui deverait être archivé ...
@Gilgamesh
Alors là !
Merci les gens
Quelques remarques de Rinceveent reçu en MP qet qui méritent de figurer sur ce fil :
Euh oui c'est ce que je voulais écrire : un quark avec sa couleur et un antiquark avec l'anticouleur correspondante.salut!
je me permets de revenir sur quelques trucs de ta longue et détaillée réponse sur matière/lumière en astro :
- un quark porte tjs une couleur et jamais une anti-couleur : un méson est formé d'un q et d'un q barre pas de 2 q.
Oui, je sais, j'ai hésité à préciser qu'il y avait des particules de matière bosoniques. Mais comme c'était déjà long...- tu dis à un moment que toute la matière est fermionique... ça peut porter à confusion étant donné qu'avant tu as dit que les mésons étaient matériels alors qu'ils sont bosoniques...
donc précisons que l'association fermions - matière / boson - lumière n'est strictement exacte pour les particules élémentaires du modèle.
Mais ensuite, vu que les spins d'additionnent, une particules composée d'un nombre pair de quarks aura un spin entier, donc sera bosonique (les leptons, eux, ne forment pas de particules composées).
Oups, là effectivement c'est important de le préciser...- tu peux pas changer un photon unique en une paire e-/e+ (et inversement) car impossible de conserver à la fois p et E dans ce cas. Il faut 2 ou 3 photons (ça dépend du spin total : 0 ou 1)
C'est même fondamental car sans cette nécessité de conserver à la fois l'impulsion et l'énergie, toute matière aurait "l'autorisation" de se désintégrer.
Imaginons qu'il n'y ai que deux sortes de particules dans l'Univers : l'une de masse M et l'autre plus légère de masse M'. Et qu'elle ne diffèrent que par la masse.
Pour passer de l'une à l'autre du point de vue du spin, des charges, etc. pas de problème, tout est conservé.
Reste juste ceci : elles ont une masse différente. Est ce suffisant pour qu'elles conservent leur identité propre ?
Prenons la plus grosse, M, qui se translate gentiment dans l'espace à la vitesse v. Son énergie cinétique est Mv²/2, sa quantité de mouvement est Mv
Et puis, allez savoir pourquoi, lui vient l'envie de se transformer en particule M'
A cette demande, le Conservatoire de l'Energie donne son autorisation : il faut simplement que :
Mv² = M'v'²
soit v' = v.racine(M/M')
Le Conservatoire de l'Impulsion s'empare ensuite du dossier et réclame - lui aussi très simplement - que :
Mv = M'v'
soit v' = v.M/M'
Seulement voila : si M diffère de M' satisfaire les deux demandes à la fois est impossible, car le seul nombre égal à sa racine c'est 1, ce qui implique M = M', cas trivial : la particule effectivement a toujours le droit de se transformer en elle même
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 07/04/2006 à 14h07.
Et ben voilà, merci bien ! Excellent, j'imprime et j'affiche sur mon mur. En fait, pour répondre à Physastro, j'ai commencé par le mauvais côté, à savoir l'astronomie (ça semble idiot, hein ?). En fait, j'ai lu un bouquin de Reeves où il parlait des particules dans le Big Bang, et ça m'a mis la puce à l'oreille (). Du coup, j'ai acheté Petit voage dans le monde des quantas de Klein parce que ça me semblait compréhensible... Et là, j'ai mis je doigt dans l'engrenage (les enfants, ne faites pas ça chez vous). Seulement, je me rend bien compte que j'ai des lacunes en physique classique... Je ne sais pas par où m'y prendre. Je n'ai pas envie de me potasser du parascolaire, et j'ai acheté Initiation à la physique de Max Planck, mais à vrai dire, je ne sais pas si ça fera l'affaire...
Bien cordialement
Train
En même temps c'est pas grave heinmerde je me suis fait taper sur les doigts.
Oui mais comme tu as pu le lire dans la suite du fil l'échange d'identité ne fait pas appel qu'à la seule énergie, sinon le monde ne serait fait que de photons, qui forment l'état de l'énergie le plus entropique qui soit, en vertu du Second principe.essayons de répondre à ma manière à Timsit.
A partir du moment ou l'energie globale de l'univers est une constante, ou la lumière est de l'energie et la matière aussi.
Je ne vois pas ce qui pourrait empecher les échanges d'energie de la matière vers la lumière et réciproquement.
Donc la lumière peut se transformer en matière et vice et versa.
a+
eh bé
Et ben voilà, merci bien ! Excellent, j'imprime et j'affiche sur mon mur.
Pas lu, peux pas dire. Tu nous diras ? Les grandes têtes de la science ne sont pas forcément les plus douées pour passer le savoir. La parascolaire, c'est bien aussi, tu saisEn fait, pour répondre à Physastro, j'ai commencé par le mauvais côté, à savoir l'astronomie (ça semble idiot, hein ?). En fait, j'ai lu un bouquin de Reeves où il parlait des particules dans le Big Bang, et ça m'a mis la puce à l'oreille (
Sinon, tu as l'Atlas de la Physique, en collection Livre de Poche qui est très bien fait. C'est un peu de tout sur tout donc sans fioriture mais très clair, précis et illustré.
salut
Bravo Gilgamesh;je retire ce que j'ai dit et je vais potasser mas bouquins.
Re : questions sur matière & lumière
Je n'ai pas tout compris à ce qu' a dit Gilgamesh (j'ai pas le niveau encore) mais je sens qu'on est bon.
Et ben c'est des bons petits bouquins assez simple (on en a pas mal causé dans les lectures scientifiques). Merci bien pour la référence, je vais chercher ça !
Pas lu, peux pas dire. Tu nous diras ? Les grandes têtes de la science ne sont pas forcément les plus douées pour passer le savoir. La parascolaire, c'est bien aussi, tu sais
Sinon, tu as l'Atlas de la Physique, en collection Livre de Poche qui est très bien fait. C'est un peu de tout sur tout donc sans fioriture mais très clair, précis et illustré.
salut
Qu'est ce que tu ne comprend pas, par exemple ?
a+
Je m'auto-cite juste pour prévenir qu'il y a 2 références au même titre dans la même collection. Attention si vous le commandez, l'un est tous publics, et l'autre est clairement universitaire (j'ai vu la fiche sur Electre, les 2 ont l'air super-vivement le prochain salaire). Alors faites gaffe, précisez le bien à votre libraire bien aimé !
Bien cordialement
Train
bonjour Gilgamesh,
je n'ai pas encore vu les particules élémentaires.
tu dis que la lumière est composé de photons,de bosons et de gluons.pour moi, la lumière était composée uniquement de photons.
Tu dis qu'à ces particules supplémentaires correspond l'intéraction faible (bosons) et forte (gluons).Peux-tu exprimer ces 2 nouvelles forces ?
La matière est formée de leptons et de hadrons.
les leptons, c'est:
1 electron, 1 muon, 1 tau et 3 neutrinos
les hadrons, c'est :
les baryons (dont les nucléons) et les mésons.
questionu sont situés les leptons ( hors electrons) et les hadrons (hors nucléons) ?
dans le noyau ? (comme les nucléons).
Pour les autres questions, on verra après que tu m'ais éventuellement répondu.
Merci.
pour me lire, remplacer le bonhomme par o.
