Equivalence symétrie/point de vue !

[invite231234]

Vous connaissez tous les symétries C,P et T qui font parties intégrantes du formalisme de la théorie quantique des champs. Bon est-ce que les symétries dans les groupes de jauges évoquent une disparité de point de vue ?
Par exemple la charge est une convention bien pratique pour décrire l'étrangeté matière/antimatière symétrie C, or ce n'est pas équivalent car on sait tous qu'il y a plus de matière que d'antimatière. Et ... on invoque une brisure de symétrie pour introduire la "réalité" (mot à connotation religieuse ! s'il en est ! ) ... mais cela ne nous indique-t-il pas que d'autres symétries bien plus profondes sont à rechercher ?
-----

[Deedee81]

Salut,

Vous connaissez tous les symétries C,P et T qui font parties intégrantes du formalisme de la théorie quantique des champs. Bon est-ce que les symétries dans les groupes de jauges évoquent une disparité de point de vue ?
Par exemple la charge est une convention bien pratique pour décrire l'étrangeté matière/antimatière symétrie C, or ce n'est pas équivalent car on sait tous qu'il y a plus de matière que d'antimatière. Et ... on invoque une brisure de symétrie pour introduire la "réalité" (mot à connotation religieuse ! s'il en est ! ) ... mais cela ne nous indique-t-il pas que d'autres symétries bien plus profondes sont à rechercher ?

Petite précision : la différence de comportement matière / antimatière résulte de la brisure CP et pas de C seul. CP étant la combinaison de C et de P. De plus C seul est fortement brisé (de manière maximale) par l'interaction faible ainsi que P (mais la combinaison CP est "presque" juste).

Pour être plus précis.

Prenons le neutrino, typiquement lié à l'interaction faible. Il n'existe que sous hélicité gauche (quand il est en mouvement, si tu le regarde par derrière, il tourne à gauche comme une vis anglaise). De même, l'antineutrino n'existe que sous hélicité droite.

Appliquons la symétrie C. Le neutrino gauche devient un antineutrino gauche. Hors ces derniers n'existent pas !!!! Donc, la symétrie C n'est pas une symétrie de la nature.

De même, avec P (inversion autour d'un centre de symétrie). Le neutrino gauche devient un neutrino droit. Qui n'existe pas !

Mais appliquons CP : le neutrino gauche devient un antineutrino droit. Ouf, ça marche.

Donc, au moins de ce point de vue, si la symétrie CP est correcte, la matière (neutrino gauche) se comporte de la même manière que l'antimatière (antineutro droit).

La violation de C n'implique donc pas une différence matière - antimatière.

La violation CP oui. Dans la nature est est faiblement violée. L'exemple typique est le méson K neutre. Il existe sous deux formes (que tu peux qualifier de matière et antimatière, peu importe le quel porte l'étiquette matière). K0 et K0barre. Or, leurs modes de désintégration sont différents. De plus il y a oscillation entre les deux états K0 <-> K0bar. Les modes de désintégration différents conduisent après un certain temps (pas trop long sinon il ne reste plus rien ) à une différence de quantité K0 et K0bar.

C'est expliqué de manière extraordinairement claire et lumineuse dans le cours de mécanique quantique de Feynman (même s'il ne parle pas de violation CP et d'antimatière, mais c'est bien de cela qu'il s'agit. Ce qui est amusant c'est qu'il dit au début du chapitre "A posteriori il s'avère que ce chapitre est beaucoup plus difficile que le reste, vous pouvez donc le sauter en première lecture", alors que moi je l'ai trouvé simple et merveilleux. Feynman était un pédagogue d'un tel génie que j'ai l'impression qu'il avait du mal à y croire lui-même ).

Deuxième précision : les symétries CPT sont des symétries discrètes. Pas des symétries de groupe de jauge (qui sont continues et s'appliquent aux paramètres internes, comme U(1) pour l'électromagnétisme qui s'applique à la phase des fonctions d'onde).

Pour les points de vue dont tu parles, je n'ai pas compris. Les points de vue de qui ???? Les russes et les américains ?

Pour les symétries plus profondes (ou plus générales) oui, tu as raison. Peut-être pour la raison que tu invoques mais aussi pour d'autres : pourquoi y a-t-il des groupes de jauge U(1), SU(2), SU(3).... Pourquoi a-t-on pu unifier deux de ces groupes : interaction électrofaible, mais pas le troisième (la symétrie de couleur reste distincte dans la chromodynamique) ? Y a-t-il une symétrie plus profonde associée aux trois générations de particules ? La supersymétrie est-elle correcte (on peut montrer que les seules symétries pouvant marcher sont : le groupe de Poincaré = translation, etc..., les symétries discrètes (comme CPT), les symétries de Jauge et la supersymétrie) ? Pourquoi la charge est-elle quantifiée ? (on a des idées, mais laquelle est la bonne ???) Certaines symétries sont brisées. Parfois on sait pourquoi (la symétrie SU(2) de l'interaction faible est brisée ce qui conduit à des bosons de jauge W et Z très massif et une interaction de très faible portée. U(1) et SU(3) sont non brisés. L'interaction nucléaire a une faible portée à cause du confinement. La brisure de symétrie sont liée à des propriétés du vide quantique de la théorie), parfois non (les brisures de C, P, CP ne sont pas expliquées, on ne fait que les constater).

Il y a donc encore pas mal à comprendre.

Le Modèle Standard est une gigantesque description avec peu d'explications (et une théorie géniale : la théorie quantique relativiste des champs) même si elle est incroyablement bonne expérimentalement (trop bonne : comment trouver ce qui est non expliqué sans avoir au moins une expérience qui contredit ce Modèle ? )

[invite231234]

Prenons le neutrino, typiquement lié à l'interaction faible. Il n'existe que sous hélicité gauche (quand il est en mouvement, si tu le regarde par derrière, il tourne à gauche comme une vis anglaise). De même, l'antineutrino n'existe que sous hélicité droite.

L'hélicité me semble bizarre, tu dis quand il est en mouvement, il tourne à gauche en regardant par l'arrière mais si je me place devant le verrai-je tourner à droite ? Ou bien l'hélicité c'est un peu comme le spin capable de tourner dans 2 sens en même temps ?

C'est expliqué de manière extraordinairement claire et lumineuse dans le cours de mécanique quantique de Feynman (même s'il ne parle pas de violation CP et d'antimatière, mais c'est bien de cela qu'il s'agit. Ce qui est amusant c'est qu'il dit au début du chapitre "A posteriori il s'avère que ce chapitre est beaucoup plus difficile que le reste, vous pouvez donc le sauter en première lecture", alors que moi je l'ai trouvé simple et merveilleux. Feynman était un pédagogue d'un tel génie que j'ai l'impression qu'il avait du mal à y croire lui-même).

Oui, je pense qu'il n'y qu'à voir ses fameux diagrammes !

Deuxième précision : les symétries CPT sont des symétries discrètes. Pas des symétries de groupe de jauge (qui sont continues et s'appliquent aux paramètres internes, comme U(1) pour l'électromagnétisme qui s'applique à la phase des fonctions d'onde).

D'accord ...

Pour les points de vue dont tu parles, je n'ai pas compris. Les points de vue de qui ???? Les russes et les américains ?

ça rejoint un peu l'histoire de l'hélicité. Je vais prendre un exemple : la vitesse est définie positive et négative dans un référentiel, mais dans un autre référentiel ce peut être symétrique et la où la vitesse était positive, elle devient négative. Bon pas très clair je vais essayer de faire mieux, pour moi l'antimatière est le reflet de la matière dans un miroir ... toujours pas ? Alors Deedee je ne peux plus rien pour toi ! je déconne ! Mais c'est pas facile à expliquer , en fait je pense que les symétries introduisent la notion de relativité !

Pour les symétries plus profondes (ou plus générales) oui, tu as raison. Peut-être pour la raison que tu invoques mais aussi pour d'autres : pourquoi y a-t-il des groupes de jauge U(1), SU(2), SU(3).... Pourquoi a-t-on pu unifier deux de ces groupes : interaction électrofaible, mais pas le troisième (la symétrie de couleur reste distincte dans la chromodynamique) ? Y a-t-il une symétrie plus profonde associée aux trois générations de particules ? La supersymétrie est-elle correcte (on peut montrer que les seules symétries pouvant marcher sont : le groupe de Poincaré = translation, etc..., les symétries discrètes (comme CPT), les symétries de Jauge et la supersymétrie) ? Pourquoi la charge est-elle quantifiée ? (on a des idées, mais laquelle est la bonne ???) Certaines symétries sont brisées. Parfois on sait pourquoi (la symétrie SU(2) de l'interaction faible est brisée ce qui conduit à des bosons de jauge W et Z très massif et une interaction de très faible portée. U(1) et SU(3) sont non brisés. L'interaction nucléaire a une faible portée à cause du confinement. La brisure de symétrie sont liée à des propriétés du vide quantique de la théorie), parfois non (les brisures de C, P, CP ne sont pas expliquées, on ne fait que les constater).

Il y a donc encore pas mal à comprendre.

Le Modèle Standard est une gigantesque description avec peu d'explications (et une théorie géniale : la théorie quantique relativiste des champs) même si elle est incroyablement bonne expérimentalement (trop bonne : comment trouver ce qui est non expliqué sans avoir au moins une expérience qui contredit ce Modèle ? )

Merci Deedee !

[invite231234]

Est-ce que les fameuses dimensions enroulées de la théorie des cordes sont justement là pour introduire de nouvelles symétries ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

L'hélicité me semble bizarre, tu dis quand il est en mouvement, il tourne à gauche en regardant par l'arrière mais si je me place devant le verrai-je tourner à droite ? Ou bien l'hélicité c'est un peu comme le spin capable de tourner dans 2 sens en même temps ?

L'hélicité est le "sens de rotation" (spin) par rapport à la direction du mouvement. On la définit visuellement comme si on regardait par l'arrière.

L'hélicité c'est comme distinguer les tire-bouchons enroulés dans un sens ou dans l'autre

C'est un terme classique, même s'il est surtout utilisé en physique des particules (aussi en électromagnétisme).

la vitesse est définie positive et négative dans un référentiel [...]

D'accord, j'ai compris. Mais la réponse est non. Le caractère matière / antimatière ne dépend ni de l'observateur, ni du référentiel.

Terminons sur une touche d'humour :

Sauf pour les miroirs : comme la symétrie P est brisée, le monde d'Alice dans le miroir ne peut pas exister physiquement
http://images.ados.fr/photo/14253031...215781657f.jpg

[Deedee81]

Est-ce que les fameuses dimensions enroulées de la théorie des cordes sont justement là pour introduire de nouvelles symétries ?

grossièrement : oui.

Selon les enroulements, cela conduit à des groupes de jauge différents.

Je sais que les branes jouent un rôle aussi là dedans.

Mais ne m'en demande pas plus, je ne suis pas un spécialiste des cordes, même à sauter