Electrons et ondes stationnaires

[invitee8508421]

Bonjour , est ce que quelqu'un peut m'expliquer en quoi le faite qu'un électron soit associé à une onde stationnaire va prédire une zone de probabilité où on serait susceptible de trouver cet électron ? ..
-----

[moco]

La probabilité de trouver un électron en un point est un peu un abus de langage. Cela sous-entend que l'électron est minuscule par rapport à la taille de l'atome, ce qui était issu de la théorie de Bohr. Mais on a abandonné la théorie de Bohr. L'électron n'a pas de taille. Il n'est ni petit ni gros par rapport à l'atome. On ne connaît pas sa taille.
On devrait remplacer le terme de probabilité de présence par "la probabilité qu'a l'électron de se manifester en ce point". Et par manifester, on sous-entend la probabilité de faire une liaison avec un électron venant d'un autre atome. On ne peut pas trouver un électron en un point donné.
Est-ce clair ?

[invitee8508421]

On ne peut pas la trouver par la fonction d'onde au carré ?

[moco]

Ce qu'on appelle la probabilité de présence est effectivement le carré de la fonction d'onde. Mais comme je l'ai dit, on ferait mieux de dire la probabilité qu'a l'électron de se manifester en cet endroit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee8508421]

Mais je ne vois toujours pas le lien entre ondes stationnaires et la probabilité qu'a la probabilité qu'a l'électron de se manifester en cet endroit !?

[philou21]

...On ne connaît pas sa taille...

bonsoir
toutes les expériences menées jusqu'à présent indiquent qu'il est ponctuel.

[moco]

Une corde tendue qui vibre a une forme qui, photographiée à un moment donné, ressemble à une sinusoïde. Là où elle a le plus d'effet, c'est là où la sinusoïde a sa valeur maximale. C'est pareil pour l'électron, sauf que c'est une corde qui aurait trois dimensions. C'est difficile à comprendre. Une corde est un objet à une dimension qui vibre dans la 2ème. Une plaque de tambour, ou une membrane de haut-parleur, est un objet à deux dimensions qui vibre dans la 3ème. L'électron est un objet à 3 dimension qui vibre dans la 4ème, que bien entendu on ne peut pas se représenter. Tout ce qu'on peut faire, c'est imaginer dans quelle région de l'espace il a la vibration la plus prononcée, ou la probabilité de présence la plus importante.. Comme la corde, dont la vibration la plus importante est au sommet de la sinusoîde.

[invitee8508421]

????????????

[moco]

A Philou. C'est vrai que les expériences de collision montrent que l'électron se conduit comme s'il avait une dimension infiniment plus petite que l'atome. Mais cela ne prouve pas que l'électron soit vraiment plus petit que l'atome. Si on fait entrer en collision deux nuages capables d'interagir l'un sur l'autre, on pourrait très bien en déduire que chacun d'entre eux est infiniment petit, car ils n'ont pas de noyau contre lequel rebondir.

[invite4492c379]

Hello,

je me permets de m'immiscer dans cette conversation. J'ai lu il y a quelques temps une BD de Jean-Pierre Petit dans la série des aventures d'Anselme Lanturlu qui vulgarise les résultats scientifiques. J'avais été étonné de lire dans l'ouvrage traitant du Big-Bang (librement téléchargeable sur http://www.savoir-sans-frontieres.co...BIG%20BANG.pdf) qu'étant donné que l'électron est 1850 fois plus léger il est par conséquent 1850 fois «plus gros» (p 16).
J'avais laissé ça de côté à l'époque en me disant que j'y reviendrai plus tard ... et là je me dis c'est le moment.

Qu'a voulu dire JP Petit en présentant (en gros) : comme la la longueur d'onde de Compton est inversement proportionnel à la masse, un électron qui est 1850 fois plus léger que le proton sera du coup 1850 fois «plus grand» ?

Ça a du sens ou c'est dépassé ou c'est de la mauvaise vulgarisation ?

[moco]

Ce que dit Photon57 est assez correct. Je ne sais pas si on peut dire que l'électron est 1857 plus gros que le proton. Mais quand je dis que l'électron n'est pas ponctuel, je ne dis pas non plus qu'il est gros. C'est une onde qui s'étend sur tout l'espace, de zéro à l'infini. Il existe des expériences de jets moléculaires croisés, où on fait se croiser des jets de molécules Cl2 à angle droit avec des jets des atomes de sodium. On montre que la formation de NaCl se produit même si la distance entre le noyau de Na et celui de Cl est de 45 Angströms, donc de plus de 20 fois le diamètre des molécules de Cl2 ou de l'atome de Na. L'électron de Na interagit donc quand il est parfois vraiment très très éloigné de son noyau !! Sa probabilité de présence n'est pas nulle à une telle distance. Personne ne peut dire que l'électron est gros. Mais personne non plus ne peut affirmer qu'il est infiniment petit, comme beaucoup de gens le disent, en utilisant involontairement la vieille théorie de Bohr.

[philou21]

Mais cela ne prouve pas que l'électron soit vraiment plus petit que l'atome.

Si, moco, les expériences les plus précises réalisées jusqu'à présent montrent que les dimensions de l'électron sont inférieurs à 10^-22 m et sans sub structure. Il ne faut pas confondre la "forme" de l'électron avec sa fonction d'onde (ie orbitale dans le cas d'un électron lié) dont le carré représente sa densité de probabilité de présence.

[invite4492c379]

Alors que penser de document comme http://physics.nist.gov/cuu/Document/all_2002.pdf ou http://fr.wikipedia.org/wiki/Ordre_d...le_subatomique où on trouve

rayon classique de l'electron : 2.817940325(28).10⁻¹⁵m ?
et une indication qu'un neutron ou un proton on la même taille ?

Est-ce une approximation pratique car l'electron n'a pas de taille au sens usuel du terme ?

[mach3]

rayon classique de l'electron : 2.817940325(28).10^-15m ?
et une indication qu'un neutron ou un proton on la même taille ?

Est-ce une approximation pratique car l'electron n'a pas de taille au sens usuel du terme ?

ben oui, c'est une approximation et c'est écrit dans le titre : "rayon classique de l'électron". C'est la taille que devrait avoir l'électron si c'était un objet classique, or il est évident que l'électron n'est pas une "particule" au sens classique du terme.

On peut parler de "taille" de l'électron au mieux lorsque l'on est dans une situation où on peut le modéliser comme une particule (ce qui exclu de fait les état liées électrons-noyau atomique, où c'est la modélisation sous forme d'onde qui décrit parfaitement la situation). D'après le modèle standard, la taille d'une particule élémentaire (comme l'électron) pourrait être rigoureusement nulle. D'autre théories, non encore validées par l'expérience fixent cette taille aux environs de la longueur de Planck et lui confère ainsi une extension spatiale (théorie des cordes par exemple).

Le mieux c'est encore de dire que les particules élémentaires non pas de taille, ou plutôt que ce concept ne leur est pas applicable (les attributs de ces particules élémentaires se limitant à masse, charge électrique, couleur*, saveur, spin et si je n'en ai pas oublié c'est la liste exhaustive). Ce concept ne se manifeste que pour des objets composites, les distances moyennes entre particules élémentaires constituantes étant fixées par les interactions qu'elles entretiennent et l'énergie de l'objet : à partir de là émerge le concept de taille.

m@ch3

* ici couleur se réfère à la charge de l'interaction nucléaire forte, pas à la notion classique de couleur

[invite4492c379]

Merci Mach3

Finalement c'est une réponse qui me semble claire : la taille d'une particule n'est pas une notion définie ou définissable.

[philou21]

ce rayon est le "rayon classique de l'électron" il est calculé comme si toute la masse de l'électron était due à son énergie potentielle électrostatique. Je pense que cette notion a été abandonnée a la lumière de la théorie quantique.
(d'ailleurs quelle serait la nature de la force qui assurerait la cohésion de la "sphère" électronique ?)

[invitee8508421]

Moco , Le faite d'associer l'electron à une onde stationnaire implique qu'à chaque fois que l'onde rencontre un noeud , la probabilité de trouver un électron à cet endroit là est nulle ?

[mach3]

Oui la probabilité de présence est nulle sur les noeuds.

m@ch3