Question de masse et de vitesse en RR

[Floris]

Bonjour, alors ma question est claire, comment se fai t'il que selon la RR, un objet de masse nulle soit animé d'une vitesse pour tout observateur?

Merci de votre participation.
Flo
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[Seirios]

C'est ce qui ressort des équations...
Je ne pourrais pas vraiment t'en dire plus, mais peut-être trouvas-tu plus d'informations sur le dossier Futura-Science ou sur celui de Luxorion

[Floris]

Bonjour à toi Phys2 merci pour ton message et les liens très interessant. Efectivement le luxorions est aussi un site exelent.
Merci beaucoup à toi.

Cela dit ma question est toujours d'actualitée.
Merci pour votre participation

[Gwyddon]

Bonjour Floris,

Je te pose une question : qu'est-ce qui te choque dans le fait qu'une particule de masse nulle ait une vitesse ?

Si c'est le fait qu'elle ait une vitesse quel que soit le référentiel, c'est dû au fait qu'une particule de masse nulle a une vitesse égale à c dès sa création (on ne l'a pas accélérée jusqu'à c), et comme la RR le montre, cette vitesse est la même dans tous les référentiels, donc tous les observateurs vont mesurer une vitesse non-nulle pour cette particule (et en l'occurence cette vitesse est c).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floris]

Bonjour à toi Gwyddon. Alors pour ta petite question, choqué n'est pas tout à fais le mot apropriè, je suis intrigué.

Alors justement en rapport avec ce que tu dit ce qui m'intrigue c'est justement le fait que l'objet dépourvu de masse soit systèmatiquement en mouvement, ce par ailleur pour tout observateur et enfin avec une vitesse égale à "c".

salutations.
flo

[invite9438e0bf]

Bonjour Floris,

Je te pose une question : qu'est-ce qui te choque dans le fait qu'une particule de masse nulle ait une vitesse ?

Si c'est le fait qu'elle ait une vitesse quel que soit le référentiel, c'est dû au fait qu'une particule de masse nulle a une vitesse égale à c dès sa création (on ne l'a pas accélérée jusqu'à c), et comme la RR le montre, cette vitesse est la même dans tous les référentiels, donc tous les observateurs vont mesurer une vitesse non-nulle pour cette particule (et en l'occurence cette vitesse est c).

La vitesse c étant pour les particules de masse nulle, à la fois maximale et minimale, peut-on penser raisonnablement que celle-ci est liée au fait que la particule est "totalement libre" (car non liée aux masses) de se déplacer dans la "trame" de l'espace-temps en sautant un "grain d'espace" à chaque "grain de temps". Le fait qu'il y ait des grains dimensionnel (càd : les plus petites dimensions possibles), limiterait fatalement les particules dans leur déplacements puisqu'elles ne pourraient pas "sauter" de grain...

Et comme les référentiels, quels qu'ils soient sont tous dans la trame de l'espace-temps, ces grains sont les mêmes quel que soient les référentiels, et donc la limite c est identique partout...

Je crois que la théorie des boucles se base sur ce genre de principe. J'admire

[Lévesque]

Bonjour,

dans tous les cas, je pense que la question de Floris est intéressante. Mais je doute qu'on puisse y répondre sans passer par la théorie des groupes. La RR tel qu'Einstein l'a construite postule que la lumière a la même vitesse dans tous les référentiels. Elle ne peut donc pas l'expliquer. Tout de même, il me semble avoir déjà vu un argument selon lequel un objet qui a une masse nulle doit avoir une vitesse c pour avoir de l'énergie, mais je ne me rappelle pas exactement. Si quelqu'un peut le reformuler, ce serait peut-être un élément de réponse pour Floris.

Sinon, en théorie des groupes, on peut déduire (à partir des symétries supposées de la nature) certains faits, dont l'invariance de la vitesse pour certain type d'objets. Mais je n'ai jamais vu une démo précise à ce sujet et je suis intéressé si quelqu'un a une ref.

Cordialement,

Simon

[invité576543]

Alors justement en rapport avec ce que tu dit ce qui m'intrigue c'est justement le fait que l'objet dépourvu de masse soit systèmatiquement en mouvement, ce par ailleur pour tout observateur et enfin avec une vitesse égale à "c".

Bonjour,

As-tu réalisé que tout est systématiquement en mouvement? (1) Je vais réécrire ce que tu cherches à dire: un objet de masse nulle ne peut pas être au repos par rapport à un objet de masse non nulle. Mais écrit comme cela, c'est symétrique. En fait, la masse non nulle est plus "intriguante" que la masse nulle.

Un univers avec seulement des objets de masse nulle serait plus facile à comprendre. On y parlerait d'ailleurs pas de masse, pourquoi donner un nom à un zéro?

C'est la notion de masse qui est la plus "curieuse"! Il y a quelque chose d'intrigant dans la masse (non nulle!) et sa relation avec l'espace-temps, mais c'est un mystère dont la résolution serait salué comme une très grande avancée de la physique!

Cordialement,

[Floris]

Salu mmy et Lévesque pour vos messages très interessant.

Théorie des groupe? de quoi s'agi t'il?

Aussi pour réagire à ce que tu dit mmy

Bonjour,

As-tu réalisé que tout est systématiquement en mouvement? (1) Je vais réécrire ce que tu cherches à dire: un objet de masse nulle ne peut pas être au repos par rapport à un objet de masse non nulle. Mais écrit comme cela, c'est symétrique. En fait, la masse non nulle est plus "intriguante" que la masse nulle.

Si j'ai éalisé que tout est systèmatiquement en mouvement? Ben oui et non, mon écran est immobile par rapport à moi

Symétrique tu dit? Comment sa! Je ne peut justement rien faire et dire si je prend pour repère un objet de masse nulle !

C'est la notion de masse qui est la plus "curieuse"! Il y a quelque chose d'intrigant dans la masse (non nulle!) et sa relation avec l'espace-temps, mais c'est un mystère dont la résolution serait salué comme une très grande avancée de la physique!

En effet, je suis d'accord. Peut t'on dire que si la masse n'existais pas la RR et n'existerais pas?

Bien amicalement à tous.
flo

[invite54165721]

bonjour,

Pour répondre à la question initiale si elle te pose encore probleme:

Prenons un photon par exemple d'énergie E et d'impulsion P. On a E = Pc(masse nulle) Si sa vitesse est < c il existe un repere ou il est au repos, par transfo de Lorentz on obtient l'énergie E0 dans ce repere (P0 serait nulle) tel que E0 = m.C^2 = 0 (puisque la masse m est nulle). On ne peut annuler l'énergie par un simple changement de repère il y a donc contradiction entre masse nulle et vitesse < c.

Je m'étais posé le pb de la répartition des vitesses pour une particule de masse non nulle infinitésimale disons par rapport à celle de l'électron. Dans ce cas les vitesses seraient elles proches de celle de la lumiere (dans notre galaxie considérée au repos)?

[invité576543]

Bonjour,

Si j'ai éalisé que tout est systèmatiquement en mouvement? Ben oui et non, mon écran est immobile par rapport à moi

Et l'ensemble de toi et de ton écran, il est en mouvement ou pas?

Symétrique tu dit? Comment sa! Je ne peut justement rien faire et dire si je prend pour repère un objet de masse nulle !

Ben si. On peut très bien prendre plusieurs objets de masse nulle comme repère! Et si tu regardes bien, il est impossi3ble de prendre un point de masse non nulle comme repère. Il en faut plusieurs (trois) pour fixer l'orientation.

Il y a des différences, je te l'accorde. Mais moins qu'on ne le pense: nous sommes biaisés par l'idée "naturelle" des prendre des solides (composés de beaucoup de particules!) comme repères.

Peut t'on dire que si la masse n'existais pas la RR et n'existerais pas?

Je ne sais pas trop ce que tu veux dire par là! Ce genre de "si" correspond à ce qu'on appelle des affirmations contrafactuelles (qui décrivent quelque chose qui n'existe pas), et cela peut donner n'importe quoi...

Cordialement,

[invité576543]

Prenons un photon par exemple d'énergie E et d'impulsion P. On a E = Pc(masse nulle) Si sa vitesse est < c il existe un repere ou il est au repos, par transfo de Lorentz on obtient l'énergie E0 dans ce repere (P0 serait nulle) tel que E0 = m.C^2 = 0 (puisque la masse m est nulle). On ne peut annuler l'énergie par un simple changement de repère il y a donc contradiction entre masse nulle et vitesse < c.

Bonjour,

Le problème de la démo est la phrase en rouge... Comment justifier cette affirmation sans raisonnement circulaire?

Il me semble qu'il faille invoquer un principe supplémentaire, qui est la covariance de l'action, (E, p).(dt, dx). Si (E, p)=0, alors l'action est nulle dans tout repère, et il y a contradiction.

Cordialement,

[inviteca613c96]

Bonjour, je suis tout nouvellement inscrit, et j’espère ne pas perturber ce débat.

J’ai lu avec intérêt les quelques échanges, plus ou moins récents, qui sur ce forum concernent la masse du photon. J’écris dans cet échange puisqu’il est actif.

Voici ce que je comprends :

Le photon n ‘est pas une particule de matière, donc il n’a pas de masse vraie, c’est-à-dire de masse « au repos », ce qui est cohérent avec le fait qu’il n’existe pas de photon « au repos ». Il est une « particule » d’énergie dont la valeur peut-être transformée mathématiquement en masse, mais ce n’est qu’une équivalence formelle.

Un photon peut avoir n’importe quelle (?) énergie, cette énergie étant reliée à la fréquence de l’onde équivalente.

Un photon n’a qu’une vitesse possible dans un milieu donné, soit c dans le vide, quelle que soit sa fréquence.

Le photon interagit avec d’autres particules, par exemple les électrons. Dans ce cas la totalité de son énergie est transférée à l’électron, qui, par exemple dans un atome, passe à un niveau « excité », et le photon est annihilé. Inversement un électron qui passe à un niveau plus bas crée un photon dont l’énergie correspond exactement à la différence entre les deux niveaux. Ce photon possède instantanément sa vitesse caractéristique, il n’est pas accéléré à partir d’une vitesse nulle.

Ensuite viennent plutôt des interrogations :

Le photon a-t-il des dimensions ? Il me semblerait logique que ce ne soit pas le cas. Toutefois le photon est « localisé », on peut lui attribuer des coordonnées et il interagit avec des particules de matière en un lieu donné.

Si dans un référentiel où je suis un observateur immobile, un atome qui se déplace à c/2 émet un photon qui, par hypothèse ou par hasard, se propage dans la même direction que l’atome, et vient frapper un second atome qui se déplace à la même vitesse que le premier, mais en sens inverse, quel temps le photon mettra-t-il pour moi pour aller de A à B, si D est la distance entre A et B au moment de l’émission du photon ?

[Gwyddon]

Le photon n ‘est pas une particule de matière, donc il n’a pas de masse vraie, c’est-à-dire de masse « au repos », ce qui est cohérent avec le fait qu’il n’existe pas de photon « au repos ». Il est une « particule » d’énergie dont la valeur peut-être transformée mathématiquement en masse, mais ce n’est qu’une équivalence formelle.

Bonjour,

Ta première phrase n'est pas correcte : le boson Z° par exemple est aussi un boson de jauge (ce n'est pas une particule de matière), pourtant il a une masse (de 91 GeV à peu près). De plus, encore une fois l'équivalence masse-énergie que signifie E=mc² n'est vrai que pour une particule au repos, ce qui n'est jamais le cas du photon donc ta dernière phrase est aussi incorrecte

[invité576543]

Bonjour,

Si dans un référentiel où je suis un observateur immobile, un atome qui se déplace à c/2 émet un photon qui, par hypothèse ou par hasard, se propage dans la même direction que l’atome, et vient frapper un second atome qui se déplace à la même vitesse que le premier, mais en sens inverse, quel temps le photon mettra-t-il pour moi pour aller de A à B, si D est la distance entre A et B au moment de l’émission du photon ?

2D/3c. La vitesse de l'atome qui émet n'a aucune influence. Et dans un même repère, les vitesses s'additionnent normalement. Ce qui compte c'est que D et la vitesse c/2 soient bien mesurées dans le même repère.

Cordialement,

[invité576543]

Un photon peut avoir n’importe quelle (?) énergie, cette énergie étant reliée à la fréquence de l’onde équivalente.

Je ne suis pas sûr de ce que tu voulais exprimer, mais c'est correct. L'énergie d'un photon n'est pas définie en absolu. L'énergie est relative, ce qui implique que, si je prend l'intégralité des repères possibles, toutes les valeurs positives de l'énergie seront obtenues.

En pratique, on s'intéresse surtout aux valeurs de l'énergie qu'a le photon dans le répère de l'émetteur et le repère du récepteur, notions bien définies puisqu'il ne semble pas y avoir de particule électriquement chargée de masse nulle.

Cordialement,

[inviteca613c96]

Bonjour,

Ta première phrase n'est pas correcte : le boson Z° par exemple est aussi un boson de jauge (ce n'est pas une particule de matière), pourtant il a une masse (de 91 GeV à peu près). De plus, encore une fois l'équivalence masse-énergie que signifie E=mc² n'est vrai que pour une particule au repos, ce qui n'est jamais le cas du photon donc ta dernière phrase est aussi incorrecte

Merci de vos réponses.

Le fait que le boson a une masse doit découler je pense de mesures. Le fait qu'il ne soit pas un constituant de la matière relève peut-être davantage de questions de définition. En tout cas si j'ai bien compris la masse du boson, comme toute masse, doit être un invariant dans tous les repères.

Ma seconde phrase faisait référence à des remarques faites sur d'autres discussions de ce forum. C'est vrai que cette équivalence, même en utilisant la formule complète, est invalide en l'absence de masse, c'est-à-dire en l'absence d'un de ses deux termes.

[inviteca613c96]

Je ne suis pas sûr de ce que tu voulais exprimer, mais c'est correct. L'énergie d'un photon n'est pas définie en absolu. L'énergie est relative, ce qui implique que, si je prend l'intégralité des repères possibles, toutes les valeurs positives de l'énergie seront obtenues.

En pratique, on s'intéresse surtout aux valeurs de l'énergie qu'a le photon dans le répère de l'émetteur et le repère du récepteur, notions bien définies puisqu'il ne semble pas y avoir de particule électriquement chargée de masse nulle.

Cordialement,

Non, la question que je me pose c'est dans un repère donné, peut-on observer des photons à toutes les énergies? Autrement dit le spectre des radiations electromagnétiques est-il continu, ou observe-t-on un effet quantique sur les énergies et donc les fréquences?

[invité576543]

Non, la question que je me pose c'est dans un repère donné, peut-on observer des photons à toutes les énergies? Autrement dit le spectre des radiations electromagnétiques est-il continu, ou observe-t-on un effet quantique sur les énergies et donc les fréquences?

Continu, à ce que j'en comprend.

Cordialement,