Bonjour,
en physique, j'ai vu que lors de la radioactivité béta - un neutron éjecte un éléctron pour se changer en proton. Je savais également que quand la gravité est très puissante ( c'est dans les étoiles à neutrons que ça se passe ) les électrons tombent sur le noyau et fusionnent avec les protons pour faire des neutrons.
Mais mais mais ... par quelle diablerie cela est-il possible ...
Salut,
Ben c'est comme ça...
On peut même pas dire que le proton et l'électron sont dans le neutron, parce que si on envoie plein d'énergie, on peut créer une énorme quantité de particules (E=mc²). C'est le principe des accélérateurs de particules.
En physique des particules, tu as certaines lois de conservation (impulsion-énergie, charge, ...) mais ça n'empêche pas les particules de se désintégrer ou de réagir entre elles pour en former d'autres.
"un neutron éjecte un éléctron pour se changer en proton" ça expliquerait la charge nulle du neutron ??
ce n'est pas une "explication", c'est juste la règle - jamais cassée- de conservation de la charge, au même titre que l'énergie, le moment cinétique, et d'autres.
la réaction exacte est neutron => electron + proton + antineutrino ( sauf erreur )
C'est ça. Il y a un antineutrino électronique qui embarque un peu d'énergie...neutron => electron + proton + antineutrino
Bonjour
La réaction a lieu au niveau des quarks du neutron.
Le neutron se compose de trois quarks
- deux quarks down (d) de charge électrique -1/3
- un quark up (u) de charge électrique +2/3
On peut déjà noter que la somme des charges fait zéro, ce qui est en accord avec la neutralité électrique du neutron.
Un des quarks d va se désintégrer par interaction faible. Cette interaction est décrite dans le Modèle Standard de la physique des particules :
d => u + W-
On a maintenant deux quarks u et un quark d, ce qui correspond à la composition d'un proton et la somme des charges donne bien +1.
Le W- de la réaction précédente est un boson de jauge, il a une charge -1. Il va à son tour se désintégrer.
W- => e- + antineutrino électronique
Si on met tout ensemble, on a bien la désintégration donnée par duschnok et Coincoin
neutron => electron + proton + antineutrino
Ha c'est bien le genre d'explication que j'attendais
par contre 2 ou 3 points restent quand même flous :
J'avais déjà vaaaguement entendu parlé du Boson W- mais il était censé être un des vecteurs de la force nucléaire faible alors que vient-il faire là ? Excusez ma question naïve mais jusqu'à présent pour moi une particule vecteur de force était censée être de masse nulle donc là pour moi ça n'a pas ( encore ) de sens.
Et ensuite quelle est la différence entre un neutrino et un antineutrino ? Car quand la particule est chargée l'antiparticule associée est de charge opposée ça ok mais alors quand elle n'est pas chargée ni composée de quarks ? Qu'est-ce qui différencie la particule de l'antiparticule ?
L'interaction responsable de la désintégration du neutron est justement l'interaction faible.J'avais déjà vaaaguement entendu parlé du Boson W- mais il était censé être un des vecteurs de la force nucléaire faible alors que vient-il faire là ?
Et bien non. On peut avoir des bosons vecteurs ayant une masse. C'est le cas des bosons porteurs de l'interaction faible. La conséquence est que l'interaction faible a une portée limitée (directement reliée à la masse du boson).mais jusqu'à présent pour moi une particule vecteur de force était censée être de masse nulle donc là pour moi ça n'a pas ( encore ) de sens.
Une antiparticule a toutes ses caractéristiques (sauf la masse) qui sont opposées, pas seulement la charge électrique. C'est une question d'actualité de savoir si le neutrino est sa propre antiparticule (comme l'est le photon) ou non.Et ensuite quelle est la différence entre un neutrino et un antineutrino ? Car quand la particule est chargée l'antiparticule associée est de charge opposée ça ok mais alors quand elle n'est pas chargée ni composée de quarks ? Qu'est-ce qui différencie la particule de l'antiparticule ?
Tout cela me laisse un peu perplexe pour l'instant, j'ai du mal à me représenter un objet "concret" ( enfin massif quoi ) transporter effectivement une force.Envoyé par Coincoin
A ce propos pourquoi la masse de ces bosons est toujours comptée en GeV ? Le photon porte aussi une énergie mais il n'a pas de masse pour autant alors pourquoi on donne tout le temps la masse du boson par son équivalent en énergie ?
Ha bon mais je ne connais pas d'autres caractéristique qui peut avoir un opposé, c'est pour ça que je ne vois pas la différence
Donc on ne sait pas si le neutrino est différent de l'antineutrino mais alors pourquoi dit-on que la particule qui va de paire avec l'électron dans la radioactivité béta - est l'antineutrino ?
Est-ce parce que l'électron c'est de la matière donc il faut que l'autre particule soit de l'antimatière ?
Premièrement, il ne faut mélanger concret et massif. Un photon n'est pas massif mais est aussi concret qu'un boson W... Si tu veux imaginer un boson massif transportant une force, imagine que les deux particules se jettent des bosons à la figure.j'ai du mal à me représenter un objet "concret" ( enfin massif quoi ) transporter effectivement une force.
E=mc² ! L'énergie est la masse sont équivalentes. En physique des particules, il faut une échelle de masse adaptée (pour pas se traîner des 10-30 partout). On peut utiliser le GeV/c² qui est la masse correspondant à une énergie de masse de 1 GeV. Bon, très vite en physique des particules, on oublie les c, et on confond joyeusement masse et énergie. Il est plus naturel de prendre la même unité pour la masse et l'énergie que d'utiliser des unités différentes.A ce propos pourquoi la masse de ces bosons est toujours comptée en GeV ? Le photon porte aussi une énergie mais il n'a pas de masse pour autant alors pourquoi on donne tout le temps la masse du boson par son équivalent en énergie ?
Si tu veux une comparaison historique, il y a quelques siècles, on pensait que chaleur et énergie étaient deux choses différentes. On mesurait l'un en calories l'autre en joule. Puis on a découvert que les deux étaient équivalents, et on s'est mis à utiliser les joules pour parler de chaleur. Maintenant, on ne parle plus que d'énergie, et la chaleur n'en est qu'une forme. C'est la même chose si tu remplaces chaleur par masse...
Il n'y a pas que la force électrique dans la vie. Les autres interactions sont aussi liées à certaines caractéristiques (des "charges").Ha bon mais je ne connais pas d'autres caractéristique qui peut avoir un opposé, c'est pour ça que je ne vois pas la différence
Si l'antineutrino et le neutrino sont différents alors il s'agit bien d'un antineutrino. Si jamais c'est la même chose, on pourra dire que c'est un neutrino.Donc on ne sait pas si le neutrino est différent de l'antineutrino mais alors pourquoi dit-on que la particule qui va de paire avec l'électron dans la radioactivité béta - est l'antineutrino ?
Est-ce parce que l'électron c'est de la matière donc il faut que l'autre particule soit de l'antimatière ?
Le fait que ce soit un antineutrino est en effet lié au fait qu'il faut équilibrer matière et antimatière, plus précisément il faut conserver le nombre leptonique, qui vaut +1 pour un lepton (famille de l'électron, du neutrino, ...) et -1 pour un antilepton.
D'ailleurs une des voies pour déterminer si le neutrino est sa propre antiparticule est d'étudier la désintégration double-béta : on peut avoir une désintégration de 2 neutrons simultanément, ce qui va donner 2 électrons, 2 protons et normalement 2 antineutrinos. Si le neutrino et l'antineutrino sont la même chose, alors on devrait aussi voir des désintégrations double-béta sans neutrino, car (avec les mains) antineutrino=neutrino donc antineutrino+antineutrino=neut rino+antineutrino=0. Il y a donc des expériences en cours cherchant des traces de.
ils sont virtuels donc pas concrets...
pour la même raison qu'on pèse pas les bébés en tonnes : par commodité. En fait on mentionne leurs masses en GeV/c² (une énergie divisée par le carré de la vitesse de la lumière c'est une masse) parce que c'est une valeur typique qui donne le bon ordre de grandeur. Cherche la valeur de la masse du proton en kg et tu verras...A ce propos pourquoi la masse de ces bosons est toujours comptée en GeV ?
si tu as un système de particules dans lequel y'a plein de collisions, si l'énergie typique devient de l'ordre de grandeur de la valeur de la masse d'une particule (ou plutôt de son équivalent énergie), alors il est possible de voir la matérialisation de paires de cette particule et de son antiparticule. En clair, connaître ces masses en énergie te permet de voir quand ces particules deviennent importantes à prendre en compte pour décrire la physique du phénomène dont tu parles. Dans le cas du photon, c'est simple : 0 x c² = 0 donc dès que E>0, faut pas négliger les photons (si tu as des particules électriquement chargées).Le photon porte aussi une énergie mais il n'a pas de masse pour autant alors pourquoi on donne tout le temps la masse du boson par son équivalent en énergie ?
la charge de couleur (cf quarks), les nombres leptoniques ou baryoniques, etc...Ha bon mais je ne connais pas d'autres caractéristique qui peut avoir un opposé, c'est pour ça que je ne vois pas la différence
oui... conservation du nombre leptonique... en fait la situation du neutrino est assez complexe et floue à l'heure actuelle... pour comprendre les bases sans te perdre, vaut mieux que tu oublies qu'ils sont têt pas si différents et que tu considères que neutrino et antineutrino sont réellement différent. Ca t'évitera de te perdre dans l'explication de trucs simples...Donc on ne sait pas si le neutrino est différent de l'antineutrino mais alors pourquoi dit-on que la particule qui va de paire avec l'électron dans la radioactivité béta - est l'antineutrino ?
Est-ce parce que l'électron c'est de la matière donc il faut que l'autre particule soit de l'antimatière ?
[edit] croisement
Bonjour,
toutes ces questions sont interessantes, mais il me semble que même les spécialistes n'ont pas toutes les clés pour y répondre. Par exemple, pourquoi certaines particules ont une masse et pas d'autres...
Sinon, pour apporter ma maigre contribution sur ce sujet, je dirai qu'un photon n'a pas de masse signifie simplement qu'un photon au repos n'existe pas ! Toute énergie = une masse et vice-versa. Un boson par contre à une masse (importante même) au repos. Par analogie, mais j'ai peur qu'elle soit fausse et source de confusion, je dirais q'une boule de billart, massique donc, transporte une force puisqu'en tapant une autre boule, elle en modifie l'état !
Ah tiens, Rincevent vient de répondre, donc j'arrête là tout y est dit et bien dit !!!
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Ce n'est pas essentiellement une question de commodité. en effet dans la physique des particules élémentaires il y a des réactions d'échange de formes d'énergie sous formes: cinétique, potentielle et de masse ce qui rend indispensable d'exprimer le tout en énergie.
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A contrario dans la physique "classique",mécanique, chimie il n'y a pas de conversion d'énergie sous forme de masse. dans ce cas la masse de chaque constituant est invariant seuls les échanges des autres forment d'énergie entre en compte.
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Heu... Je ne suis pas sûr d'être d'accord... D'une part ce que tu dis n'explique pas qu'on choisisse le GeV plutôt que le joule... D'autre part, aue l'énergie soit conservée ou pas, on a le droit d'exprimer des masses en énergie/c2 en utilisant la relation E=mc2, c'est le choix d'une unité de masse, point barre, non ?
sic'est le choix d'une unité de masse, point barre, non ?
Le fait qu'il y ait conversion de masse en d'autres formes d'energies ou pas n'impose en rien un choix d'unité d'énergie particulier. On pourrait très bien utiliser le joule, la calorie, la Calorie ou le cheval vapeur que ca ne changerait rien au problème.
Par contre pour le problème de l'ordre de grandeur commode, je pense qu'on pourrait utiliser des multiples du joule : MJ, GJ ou TJ. Ce serait tout aussi bien commode que les MeV, GeV... a priori.
Cependant comme on a commencé par étudier des particules chargées, il est vite apparu pratique d'utiliser l'eV comme référence comme ca on a directement la valeur de la tension à appliquer pour accélérer les électrons dans la machine à l'énergie souhaitée.
KB
Heu...Il me semble que c'est bien ce qu'il dit dans le paragraphe suivant, à la différence près qu'il ne considère pas cela indispensable mais certainement très utile car on peut alors voir du premier coup d'oeil les réactions possibles sans avoir à faire de conversions :
Sa réponse sur le GeV était dans le sens de GeV par opposition à eV par exemple: on a moins souvent besoin d'utiliser des puissances de 10.
Du moins c'est ma perception de sa réponse.
Amicalement
Ce n'est pas là la nature de mon objection. Bien entendu en physique on choisit des unités adaptées pour ne pas avoir des puissance élevées. Bien entendu on utilise les EV (en physique atomique) les MeV (en physique nucléaire) les GeV (en particules élémentaires) en référence à la tension nécessaire pour accéler les particules chargées).si
Le fait qu'il y ait conversion de masse en d'autres formes d'energies ou pas n'impose en rien un choix d'unité d'énergie particulier. On pourrait très bien utiliser le joule, la calorie, la Calorie ou le cheval vapeur que ca ne changerait rien au problème.
Par contre pour le problème de l'ordre de grandeur commode, je pense qu'on pourrait utiliser des multiples du joule : MJ, GJ ou TJ. Ce serait tout aussi bien commode que les MeV, GeV... a priori.
Cependant comme on a commencé par étudier des particules chargées, il est vite apparu pratique d'utiliser l'eV comme référence comme ca on a directement la valeur de la tension à appliquer pour accélérer les électrons dans la machine à l'énergie souhaitée.
KB
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Mon objection portait sur l'utilisation de la masse comme unité d'énergie (possible au nom de l'équivalence E= m.c2).
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Prenons la fameuse réaction:
neutron donne proton + électron + antineutrino
L'énergie initiale d"une particule se retrouve répartie sur 3 particules indépendantes (énergie de masse + énergie cinétique en ignorant les excitations internes des nucléons).
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On peut formellement presque tout traduire en masse (en vertu de E=mc2) mais en fait l'attribut masse d'une particule est celle de la masse au repos (sauf pour les particules de masse nulle). C'est pourquoi l'unité de masse en pratique est exclue. en effet en particules élémentaires la somme des masses au repos n'est pas conservée.
A contrario la masse est conservée dans la physique "classique" (au sens de non élémentaire). c'est pourquoi en chimie on peur parler séparemment de la conservation de la masse (liée à la conservation du nombre de particules) et de la conservation de l'énergie en employant 2 systèmes d'unité. bien entendu ceci n'est plus possible en particules élémentaire et cela est lié au fait que seule l'énergie est conservée, la masse n'étant qu'une nouvelle espèce d'énergie introduite par la Relativité. Tout cela est réminiscent du role fondamental de l'hamiltonien en physique.
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En espérant avoir été plus clair!
Ben non, encore une fois. On pourrait très bien exprimer les masses en GeV/v2 où v est la limitation de vitesse sur autoroute par temps de pluie, alors que l'expression correspondante E=mv2 n'a pas grand sens physique. Ce serait juste une autre unité de masse. Je n'ai peut-être pas compris ton argument...Mon objection portait sur l'utilisation de la masse comme unité d'énergie (possible au nom de l'équivalence E= m.c2).
Je reprends en court
A travers l'exemple ci-dessus du neutron on ne peut pas écrire que la masse du neutron se décompose en 3 particules de masses déterminées (il s'agit des masses au repos).
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Par contre on peut écrire que l 'énergie du neutron se répartie en 3 particules d'énergie déterminée. Traduire l'énergie en masse (par E=m.c2) bien que possible n'apporte aucun éclairage.
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A contrario en chimie il est indisspensable de séparer la conservation de la masse de la conservation de l'énergie.
Bonsoir
Les subtilités m'échappent. Mais j'aurais plutôt dit qu'on utilise l'énergie comme unité de masse.
Et vu que E^2=m^2c^4+p^2c^2, l'énergie permet de prendre en compte la masse au repos de la particule et le fait que la particule peut être en déplacement.
Mais bon, moi les finesses de raisonnement...
Bonjour,
En MQ, dans l'atome d'hydrogene, l'électron a une probabilité non nul de se trouver dans le noyau.
Est-t-il possible qu'n "réagissant" avec un proton, cela donne un neutron et un antineutrino?
Merci
Yep, il me semble que ça s'appelle la capture électronique.
Ca donnera un neutron et un neutrino (pas un antineutrino, c'est toujours pour équilibrer les charges leptoniques)
Cette réaction est possible selon les régles de sélection que tu écrits. Ce qui manque c'est l'énergie de l'électron qui est notoirement insuffisante. Il faut au minimum une énergie seuil égale à la différence de masse entre le neutron et le proton. On peut prendre cette énergie sur l'ensemble total du système d'électron, ce qui suppose que le système électronique dans son ensemble soit dans un état initialement fortement excité.
en voulant ecrire trop vite, on se trompe dans son compte...
D'ailleur, quelle est la probabilité pour q'un électron soit dans le noyau et qu'en plus il y croise un antineutino ainsi qu'un proton et que cela donne un neutron?
Je pensais bien que cette reaction existait, mais quand j'en ai parlé a mon prof de chimie quantique, il y croyait pas
Merci!
Attention, même si la probabilité en question était forte cela ne changerait rien à l'affaire. Il manque la condition sur l'énergie. Pour augmenter l'énergie du noyau (transformer un proton en neutron) il faut perdre de l'énergie de l'électron ou des électrons) ce qui est possible si celui-ci est dans un état fortement excité). En clair la probabilité est rigoureusement nulle
D'ailleur, quelle est la probabilité pour q'un électron soit dans le noyau et qu'en plus il y croise un antineutino ainsi qu'un proton et que cela donne un neutron?
Je pensais bien que cette reaction existait, mais quand j'en ai parlé a mon prof de chimie quantique, il y croyait pas
Merci!
Étant donné que la question portait sur l'atome d'hydrogène, vous avez parfaitement raison: la probabilité d'une capture électronique sans apport extérieur d'énergie est strictement nulle.
Ce n'est que dans les noyaux plus lourds qu'une telle réaction peut se produire sans apport extérieur d'énergie: l'énergie nécessaire à la réaction peut alors être puisée dans l'énergie de liaison nucléaire.
Si je peux me permettre une remarque. Si ont considere que l'attraction electronique augmente en fonction de Z(Nb proton). La propabilité qu'une capture electronique ais lieu augmente proportionnellement avec le nombre de proton constituant le noyaux.
Judicieuse remarque
Effectivement plus Z est élevé, plus les électrons sont en moyenne "près" du noyau et donc plus la probabilité qu'ils soient en "contact" avec le noyau augmente. Donc en général, la probabilité de capture électronique devrait augmenter avec le nombre de protons.
Je me permet d'ajouter à ce sujet que lorsque Z>137, le vide de QED devient même instable autour du noyau ! Une paire virtuelle electron/positon est extraite du vide, le positon s'échappe a l'infini, l'électron tombre dans le noyau et un proton finit par devenir un neutron par processus beta inverse. De fait, la charge Z>137 est "confinée", elle n'existe pas à l'état libre.
Ceci est valable pour un noyau ponctuel, en prenant en compte la taille du noyau on trouve que ce processus se produit aux alentours de Z>180.
Je n'ai pas utilisé "confinement" par hasard. Ce mécanisme, ou plutôt son analogue en QCD, est la base de la théorie de Gribov du confinement des quarks.
Désolé pour le HS, je trouve cette remarque assez intéressante et assez peu connue.
intéressant effectivement... tu as une réf ?
