electron

[invite15a9fe2e]

electron peut - il absorber un quantum de lumière?
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[invite0ca7eb4d]

Bonjour,

C'est pas vraiment une question de "debat scientifique".
Tu devrais sans doute poster dans le forum "Physique"... en commencant le message par "Bonjour" et en le finissant par "merci"

[invite9c9b9968]

Sinon la réponse est oui, et ça s'appelle gagner de l'énergie (c'est ce qui se passe quand tu excites un atome avec un laser : les électrons de l'atome passent dans un état excité, puis retombe dans leur état fondamental en réémettant un photon)

[invite29a482b9]

donc un électron lié... un électron libre ne peut pas absorber de lumière...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

donc un électron lié... un électron libre ne peut pas absorber de lumière...

Grrrr..... tu m'as pris de vitesse

En effet, un électron libre (qui se déplace librement dans le vide disons) ne peut absorber un photon. Raisons : conservation de l'énergie et de l'impulsion.

Mais il peut diffuser un photon :
- Soit sans modifier sa longueur d'onde, seulement sa direction. C'est la diffusion Thomson
- Soit en modifiant sa longueur d'onde, c'est la diffusion Compton. La première n'est qu'un cas limite de la deuxième à basse énergie. La deuxième ne s'observe que de manière significative que grosso modo dans le domaine des rayons X (ou gammas).

P.S. attention au mot "absorber". Le photon n'est pas "avalé" par l'électron et contenu dans celui-ci. Il disparait réellement dans l'opération !

Pour plus détail je ne peux que répéter les conseils de Quintilio

[invite29a482b9]

en fait, quand tu te fais avoir la première fois où on te pose la question, tu y penses très rapidement après !

[invite9c9b9968]

en fait, quand tu te fais avoir la première fois où on te pose la question, tu y penses très rapidement après !

Je ne me suis pas fait avoir plus que ça... J'ai fait un oubli de précision certes, mais où était dans la question initial écrit que l'électron était lié ou libre ?

[Seirios]

En effet, un électron libre (qui se déplace librement dans le vide disons) ne peut absorber un photon. Raisons : conservation de l'énergie et de l'impulsion.

N'est-il pas possible qu'un électron libre absorbe un photon, augmentant ainsi son impulsion ?

[invite9c9b9968]

N'est-il pas possible qu'un électron libre absorbe un photon, augmentant ainsi son impulsion ?

Bah non, puisque il y a conservation de l'impulsion

[invite7ce6aa19]

N'est-il pas possible qu'un électron libre absorbe un photon, augmentant ainsi son impulsion ?

Bonjour,

En citant Deedee81 tu n'as pas remarqué le ET situé entre impulsion Et énergie. Tu peux conserver séparemment énergie puis impilsion mais pas les 2 à la fois.
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Pour bien comprendre tu cherches à résoudre le problème suivant.
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Dans l'état initial tu prends un électron au repos d'énergie m°.c2 et un photon d'énergie p.c
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Dans l'état final l'électron aurait une énergie m°.c2 + p.c son impulsion serait p.

En écrivant la conservation de l'énergie et de l'impulsion tu peux calculer la valeur de p qui conserve les 2 équations. Tu trouve comme solution p = 0 le seul photon qui n'existe pas?
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Plus astucieusement tu fais une representation graphique E(p) dans l'état initial et dans l'état initial tu verras que les 2 courbes se croisent uniquement pour p = 0.

[Seirios]

je reviens sur le sujet pour savoir si j'ai bien compris :

A l'état initial, on trouve un photon et un électron libre. L'énergie du système est alors , avec la masse de l'électron au repos et l'impulsion du photon.

Après l'absorption, l'électron possède une quantité de mouvement p, par la conservation de l'impulsion, d'où l'énergie du système

D'après la conservation de l'énergie, , ou , d'où p=0 (puisque n'est pas vraiment pertinent dans notre raisonnement...)

Mais pourquoi n'a-t-on pas, dans l'état final, soit après l'absorption du photon, l'énergie du système égale à , avec la masse de l'électron à l'état excité ?

[invite7ce6aa19]

je reviens sur le sujet pour savoir si j'ai bien compris :

A l'état initial, on trouve un photon et un électron libre. L'énergie du système est alors , avec la masse de l'électron au repos et l'impulsion du photon.

Après l'absorption, l'électron possède une quantité de mouvement p, par la conservation de l'impulsion, d'où l'énergie du système

D'après la conservation de l'énergie, , ou , d'où p=0 (puisque n'est pas vraiment pertinent dans notre raisonnement...)

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Impécable. Bravo

Mais pourquoi n'a-t-on pas, dans l'état final, soit après l'absorption du photon, l'énergie du système égale à , avec la masse de l'électron à l'état excité ?

Parcequ'il n'y a pas d'état excité de l 'électron. On peut toutefois considérer le muon comme un état excité de l'électron mais celui-ci ne peut pas être atteint par une transition électromagnétique. Il faut faire intervenir l'interaction faible cad envoyer non pas un photon mais 2 faisceaux de neutrinos (un neutrino électronique et un neutrino muonique).

[Seirios]

Parcequ'il n'y a pas d'état excité de l 'électron. On peut toutefois considérer le muon comme un état excité de l'électron mais celui-ci ne peut pas être atteint par une transition électromagnétique. Il faut faire intervenir l'interaction faible cad envoyer non pas un photon mais 2 faisceaux de neutrinos (un neutrino électronique et un neutrino muonique).

Comment sait-on si une particule possède un état excité ? Je suppose qu'on le détermine par les lois de la mécanique quantique, peut-être par rapport aux valeurs propres de l'hamiltonien ?

[invite7ce6aa19]

Comment sait-on si une particule possède un état excité ? Je suppose qu'on le détermine par les lois de la mécanique quantique, peut-être par rapport aux valeurs propres de l'hamiltonien ?

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Les particules ont la plupart du temps été découvertes éxpérimentalement. Quand on en a eu suffisamment on a cherché à les classer. L'instrument de classification qui s'est avéré opératoire est la théorie de representations des groupes.

C'est ainsi que l'on a d'abord classer les hadrons grace au groupe SU(2) et le concept d'isospin qui lui est associé. Par exemple selon SU(2) le neutron et le proton forment un doublet d'isospin |p> =|1/2> et n = |-1/2>. L'analyse initiale est que s'il n' y avait que l'interaction forte les 2 niveaux d'énergie seraient dégénérès (autrement dit les 2 masses sont égales. Seulement il y a l'interaction électromagnétique qui lève la dégénersecence (et donc le différentiel de masse). C'est ainsi que le neutron est un état excité du proton que l'on peut representé par 2 traits l'un au-dessus de l'autre comme on le fait pour les niveaux atomiques. Le neutron se déxcite par interaction faible ce qui correspond a un retournement d'isospin.
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Toutes les particules ont pu être classées dans des groupes selon des multiplets (comme le neutron et le proton). Quand il manque une particule dans une classification on peu faire une prédiction de son existence. Et çà marche. C'est ainsi que l'on a prévu et trouvé la particule Oméga-
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[Deedee81]

Salut,

Comment sait-on si une particule possède un état excité ? Je suppose qu'on le détermine par les lois de la mécanique quantique, peut-être par rapport aux valeurs propres de l'hamiltonien ?

Ne mettons pas la charrue avant les boeufs. Avant tout, c'est expérimental. C'est par l'observation (d'une transition/désintégration) que l'on peut voir si la particule était dans un état excité.

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Parcequ'il n'y a pas d'état excité de l 'électron. On peut toutefois considérer le muon comme un état excité de l'électron mais celui-ci ne peut pas être atteint par une transition électromagnétique. Il faut faire intervenir l'interaction faible cad envoyer non pas un photon mais 2 faisceaux de neutrinos (un neutrino électronique et un neutrino muonique).

Wow ! Mais quelle est la probabilité d'un tel truc ? On crée plutôt des paires mu antimu peut-être ?

[invite7ce6aa19]

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Wow ! Mais quelle est la probabilité d'un tel truc ? On crée plutôt des paires mu antimu peut-être ?

Le muon- se désintégre en [ e-] + neutrino/anti + neutrino µonique.
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Le processus inverse est évidemment très faible: Interaction faible + collisions à 3 corps. En labo çà doit être impossible, mais, peut-être, au tout début de l'univers?

[invite7ce6aa19]

Wow ! Mais quelle est la probabilité d'un tel truc ? On crée plutôt des paires mu antimu peut-être ?

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Pour compléter ma réponse du fil précédent on pourrait invoquer les collisions à 2 corps qui sont toujours plus probables que celles à 3 corps.
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Dans ce cas on aura les réactions:

électron + anti-neutrino donne muon + anti-neutrino muonique
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Et

électron + neutrino muonique donne neutrino + muon
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Ces réactions étant dictées par la conservation des charges leptoniques.

[Deedee81]

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Dans ce cas on aura les réactions:

J'aurais dû y penser tout seul. Voilà ce qui se passe quand on passe une mauvaise nuit

Merci beaucoup,

[invitec1242683]

je reviens sur le sujet pour savoir si j'ai bien compris :

A l'état initial, on trouve un photon et un électron libre. L'énergie du système est alors , avec la masse de l'électron au repos et l'impulsion du photon.

Après l'absorption, l'électron possède une quantité de mouvement p, par la conservation de l'impulsion, d'où l'énergie du système

D'après la conservation de l'énergie, , ou , d'où p=0 (puisque n'est pas vraiment pertinent dans notre raisonnement...)

Mais pourquoi n'a-t-on pas, dans l'état final, soit après l'absorption du photon, l'énergie du système égale à , avec la masse de l'électron à l'état excité ?

d'où vient cette énormité ??

Si l'on veut exciter l'éléctron , il faut l'exciter dans son état de repos . Dans le cas d'un léectron libre , il n'est pas au repos

[invité576543]

d'où vient cette énormité ??

Pourquoi une énormité? Tu n'es pas d'accord avec la réponse qui a été donnée au message correspondant?

impécable. Bravo

Perso, je ne permets plus ce genre de mise en doute.


Cordialement,

[invitec1242683]

je sais pas mais ...

[invité576543]

Ces réactions étant dictées par la conservation des charges leptoniques.

Par contre, ça je ne comprends pas bien. Il me semblait que la charge leptonique de l'électron était la même que celle du muon. Ils diffèrent par la charge muonique, plutôt. Mais c'est peut-être ce qui est signifié par le pluriel.

Mais est-ce que la charge muonique n'a pas été inventée expressement pour "expliquer" qu'on n'observait pas de transitions e/µ uniquement électromagnétique (genre e + photon --> mu + photon) ??

Cordialement,

[invité576543]

je sais pas mais ...(...)

Lis mieux le message! C'est une équation, à partir de laquelle il est démontré que p=0

Si x²+9 = 3², alors x=0

Cordialement,

[invitec1242683]

a ok mais pourquoi p =0 si c'est un éléctron libre ?

[invité576543]

a ok mais pourquoi p =0 si c'est un éléctron libre ?

C'est une démonstration par l'absurde. Le p=0 est contradictoire avec l'hypothèse initiale concernant le photon. Le p est celui du photon absorbé. En lisant le message, c'est clair.

Cordialement,

[invite8ef897e4]

Par contre, ça je ne comprends pas bien. Il me semblait que la charge leptonique de l'électron était la même que celle du muon. Ils diffèrent par la charge muonique, plutôt. Mais c'est peut-être ce qui est signifié par le pluriel.

C'est la facon donc je comprend le pluriel employe par Mariposa egalement.

Mais est-ce que la charge muonique n'a pas été inventée expressement pour "expliquer" qu'on n'observait pas de transitions e/µ uniquement électromagnétique (genre e + photon --> mu + photon) ??

Entre autres, oui. On n'observe de violation des nombres letponiques que dans les oscillations de neutrinos. En particulier, il me semble abusif de dire que l'on puisse avoir violation des nombres leptoniques dans la decroissance du muon en ce sens. Considerons

Il s'agit de la decroissance "conventionnelle" du muon, pratiquement la seule observee au "suffisamment proche" du vertexe de decroissance (en pratique dans le labo). "Suffisamment proche" signifie "de sorte que les neutrinos n'aient pas le temps d'osciller".

Si maintenant l'on observe une telle decroissance a "grande distance" (ce n'est pas facile en pratique, vu que l'on ne peut alors pas detecter toutes les particules en coincidence), on observe bien une violation des nombres leptoniques, telle

par exemple. Cela a neanmoins lieu uniquement parce que les neutrinos ont eu le temps de se propager, et n'est pas du a la decroissance du muon lui-meme.

C'est en ce sens que je dis "la violation des nombres leptoniques n'a lieu que dans les oscillations de neutrinos".

J'ignore egalement dans cette discussion les modeles de baryo- et lepto-geneses, via anomalies chirales et brisure electrofaible, que je ne maitrise pas.

[Seirios]

a ok mais pourquoi p =0 si c'est un éléctron libre ?

Le même raisonnement peut s'effectuer avec une impulsion non-nulle :

A l'état intiale, on a un électron libre d'impulsion et de masse d'énergie et un photon d'implusion d'énergie . D'où une énergie totale .

A l'état final, soit après l'absorption du photon, on a un électron d'implusion , par la conservation de la quantité de mouvement. L'énergie totale est donc

Par la conservation de l'énergie, les énergies totales à l'état final et à l'état intial doivent être égales. D'où , soit en élevant les deux membres au carré et en simplifiant : , qui implique .

[invitec1242683]

C'est bon