la lumière et le champs de Higgs

[noureddine2]

salut , je regarde la définition du champs de Higgs http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_de_higgs
je vois :

On explique cette différence par le fait que le photon, médiateur de l'interaction électromagnétique, n'interagit pas avec le champ de Higgs, ce qui n'est pas le cas des bosons intermédiaires W+, W- et Z, médiateurs de l'interaction faible. Or, le photon n'a pas de masse, et les trois autres bosons sont lourds (environ 90 GeV). On pense donc que l'interaction avec le champ de Higgs serait responsable de l'apparition de la masse inertielle, valeur scalaire qui mesure la résistance des particules à l'accélération, et affecterait en réalité toutes les particules élémentaires (même le neutrino, dont l'oscillation de saveur récemment détectée confirme effectivement une masse non-nulle).

cette phrase : (le champ de Higgs serait responsable de l'apparition de la masse inertielle, valeur scalaire qui mesure la résistance des particules à l'accélération,)
me donne une question :
est ce que le photon ne peut jamais avoir de masse inertiel ? merci .
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[Deedee81]

Salut,

est ce que le photon ne peut jamais avoir de masse inertiel ? merci .

C'est une question cent fois débattues sur futura En résumé :
1) La masse du photon serait déterminée par sa constante de couplage avec le Higgs
2) La théorie n'indique pas les valeurs des constantes de couplage du Higgs (à quelques inégalités près)
3) Un photon massif poserait des difficultés (invariance de jauge), bien que l'on puisse l'accommoder
4) L'expérience montre que la masse du photon est nulle ou infime, vraiment infime :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon#....A9s_physiques
(à comparer à la masse de l'électron qui est 511000 eV ou du neutrino qui est inférieure ou de l'ordre de 2,5 eV)

[noureddine2]

1) La masse du photon serait déterminée par sa constante de couplage avec le Higgs
2) La théorie n'indique pas les valeurs des constantes de couplage du Higgs (à quelques inégalités près)
3) Un photon massif poserait des difficultés (invariance de jauge), bien que l'on puisse l'accommoder
4) L'expérience montre que la masse du photon est nulle ou infime, vraiment infime :

merci , d'après ton lien sur le photon :

on pourrait conclure a priori que le photon présente bien une masse non nulle. Selon cette idée, le photon ultraviolet étant plus énergétique que celui de la lumière visible il aurait ainsi une masse plus grande ! Mais l'équation E = m c^{2} \! ne s'applique que dans un référentiel où la particule est au repos. Comme le photon a la vitesse c (la vitesse de la lumière dans le vide) dans tous les référentiels, il faut utiliser la forme plus générale de cette équation : E^{2} = c^{2} p^{2} + m^{2} c^{4} \!, qui prend en compte la quantité de mouvement p. Cette équation admet une masse invariable nulle m = 0 à condition que E et p soient reliées par E = c•p, ce qui est bien le cas du photon ou de toute particule sans masse.

c'est troublant , des fois m(photon) non nul , et des fois m(photon) est nul .
c'est quoi la bonne réponse ? merci .

[Deedee81]

c'est troublant , des fois m(photon) non nul , et des fois m(photon) est nul .
c'est quoi la bonne réponse ? merci .

m(photon) nul (au moins selon nos connaissances actuelles).

Il y a une difficulté liée à l'usage des termes au cours de l'histoire (et donc ça se retrouve parfois dans les bouquins, hélas).
- Anciennement à l'époque d'Einstein :
-- On appelait la masse d'un corps au repos : "masse au repos"
-- Et la masse d'un objet s'appelait "masse" ou "masse relativiste" E/c² avec E = énergie totale.
- Actuellement. Suite à deux problèmes : le photon n'est jamais au repos, et dans les équations de la théorie quantique des champs, c'est la masse au repos que l'on trouve, il y a eut changement dans l'usage des termes.
-- On n'emploie plus que "masse" qui est synonyme de "masse propre", équivalente à masse au repos pour un corps massif et zéro pour le photon
-- Pour un objet avec une certaine vitesse, on n'emploie plus le terme "masse relativiste" mais inertie (masse * gamma), ou la quantité de mouvement (masse * vitesse * gamma) ou tout simplement l'énergie puisque elle est égale à la masse relativiste à un facteur constant près (c²).

Moralité, quand on voit "masse" quelque part, il faut souvent se demander "est-ce qu'ils parlent de la vieille masse relativiste ou est-ce qu'ils parlent de la masse propre ?"

C'est fort ennuyeux, mais on doit faire avec.

En tout cas, en électrodynamique quantique, le photon est sans masse. Cela se traduit par plusieurs propriétés importantes :
- Invariance de jauge
- Absence de polarisation longitudinale (les ondes EM sont transversales). Le photon a un spin 1, il est vectoriel. Il devrait avoir les états de polarisation -1, 0 et 1. Mais en fait l'état 0 n'existe pas (contrairement à, par exemple, le boson Z).

Note que du point de vue de la relativité générale, ce n'est pas seulement la masse propre qui intervient, c'est l'énergie totale (tenseur énergie-impulsion). Donc un photon est également source de gravité, par exemple un objet passant a coté d'un rayon lumineux devrait être dévié par la gravité du rayon lumineux (bien que personne ne soit capable de le mesurer, c'est trop faible)

[A voir en vidéo sur Futura]

[noureddine2]

-- Et la masse d'un objet s'appelait "masse" ou "masse relativiste" E/c² avec E = énergie totale.

merci , j'adore cette masse relativiste masse relativiste" = E/c²

En tout cas, en électrodynamique quantique, le photon est sans masse. Cela se traduit par plusieurs propriétés importantes :

alors là , ce quantique est bizarre , peut être que la masse du photon au repos est nul car le photon disparait et n'existe plus ,
peut être que le quantique parle d'un photon qui n'existe plus , je rigole un peu .

[noureddine2]

salut , je regarde la définition du champs de Higgs http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_de_higgs

salut , d'après cette phrase :

On explique cette différence par le fait que le photon, médiateur de l'interaction électromagnétique, n'interagit pas avec le champ de Higgs, ce qui n'est pas le cas des bosons intermédiaires W+, W- et Z, médiateurs de l'interaction faible. Or, le photon n'a pas de masse, et les trois autres bosons sont lourds (environ 90 GeV). On pense donc que l'interaction avec le champ de Higgs serait responsable de l'apparition de la masse inertielle,

je me demande pourquoi on dit que :le photon n'interagit pas avec le champ de Higgs ?
est ce parce que sa masse est nul ou quoi ? merci .

[JPL]

La phrase dit le contraire : elle dit que le photon n'a pas de masse parce qu'il n'interagit pas avec le champ de Higgs.

[noureddine2]

salut , d'après ce lien ,
http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canisme_de_Higgs on a :

Vulgarisation scientifique

Le champ de Higgs peut être vu comme une 'mélasse' dans laquelle baignent les particules qui nous entourent : selon leur interaction avec cette mélasse (par exemple leur coefficient de frottement), ces particules s'y meuvent plus ou moins facilement, donnant ainsi l'illusion qu'elles ont un poids spécifique. En fait selon le mécanisme de Higgs, les particules que l'on connait n'auraient donc pas de masse intrinsèque, celle-ci ne serait qu'une mesure de leur interaction plus ou moins grande avec le champ de Higgs qu'il introduit.

De l'absence d'interaction du photon avec ce champ découlerait ainsi à la fois sa masse nulle (le photon se mouvant sans difficulté dans le champ de Higgs), et la portée infinie du champ électromagnétique (le photon n'étant pas 'ralenti' par les bosons de Higgs).

d'après la phrase : la portée infinie du champ électromagnétique
je me demande comment on peut vérifier que la portée du champ électromagnétique est infinie ? merci

[Deedee81]

Salut,

je me demande comment on peut vérifier que la portée du champ électromagnétique est infinie ?

Ce n'est pas vérifiable C'est un abus de langage. Il faudrait dire "de portée aussi grande qu'il ait pu être vérifié, c'est-à-dire environ 13 milliards d'année-lumière.

C'est aussi un constat théorique. La portée des forces électromagnétiques est en 1/r² (c'est cela qu'on appelle par "portée infinie", ca diminue comme le carré de la distance alors que l'interaction faible, par exemple diminue exponentiellement avec la distance). Et en mécanique quantique, l'échange d'une particule de masse nulle conduit aussi à une interaction en 1/r² (tout colle, heureusement ).

[inviteb6b93040]

Le graphène peut permettre des expériences
Dans le lien posté par MarioB http://forums.futura-sciences.com/ac...ml#post4362199

Physique des particules à haute énergie

Selon Andre Geim, le graphène “rend possible des expériences avec des particules quantiques à grande vitesse que les chercheurs au CERN près de Genève, en Suisse, ne peuvent pas encore réaliser.” Parce que le graphène est un matériau bidimensionnel, les électrons peuvent s’y déplacer avec aucune résistance grâce à sa structure en treillis. En fait, les électrons s’y comportent comme des particules de Heisenberg, avec une masse au repos effective nulle.

Voici une explication permettant de vulgariser ce phénomène. Pour avoir une masse dans le sens traditionnel du terme, les objets doivent avoir un volume; les électrons circulant dans le graphène bidimensionnel n’ont pas de volume. En d’autres termes, les propriétés mêmes qui font du graphène un support efficace pour le stockage et la transmission de l’énergie démontrent aussi quelque chose de fondamental sur la nature de l’univers subatomique.

Même l'électron a une masse nulle au repos !

[albanxiii]

Bonjour,

je me demande comment on peut vérifier que la portée du champ électromagnétique est infinie ? merci

En télécoms, la portée est limitée par la sensibilité du récepteur et le rapport signal/bruit minimal admissible. Et je suis sur que vous vous en êtes déjà rendu compte dans la vie de tous les jours
Donc au bout d'une certaine distance, on le distingue plus le signal du bruit.

@+

[albanxiii]

Bonjour,

Même l'électron a une masse nulle au repos !

Il faut être précis : une masse effective !

@+

[Deedee81]

Salut,

D'ailleurs, dans les semi-conducteurs, mêmes les trous ont une masse (effective)

Pourtant cela n'augmente pas le poids du gruyère

Donc au bout d'une certaine distance, on le distingue plus le signal du bruit.

Ce que tu dis est exact, mais je ne suis pas sûr qu'on parle de la même "portée" là . Bien qu'en pratique ce soit incontournable..... (même en astronomie dans certaines bandes de longueur d'onde ça peut poser des difficultés, surtout pour les mesures depuis le sol).

Noureddine,

Un autre effet limiteur auquel je pense est le temps de propagation. Si un changement à lieu à un endroit entrainant l'émission d'une onde EM ou d'une onde gravitationnelle, il faut évidemment le temps que ça se propage et la portée ne saurait dépasser l'univers observable. Mais, à nouveau, quand on parle de la "portée des interactions fondamentales", ce n'est pas vraiment de ça qu'il s'agit. La notion de "portée infinie" est un abus de langage et une idéalisation.

[noureddine2]

salut , je viens de connaitre l’énergie du plus grande du photon :
on a le temps de Planck le plus petit , on a la fréquence de Planck 1/tp la plus grande .
je suppose que l’énergie : h*f de ce photon est très grande ,
je me demande quelle sera la conversion de cette Energie en kilogramme ? d'après E=mc2 merci .

[Deedee81]

Salut,

L'énergie de Planck ? C'est une masse de l'ordre d'un petit pois

Note que j'ignore (comme tout le monde) si c'est vraiment l'énergie la plus grande pour un photon.