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le zéro absolu



  1. #31
    Don Quiche

    Re : le zéro absolu


    ------

    Citation Envoyé par Le Noob
    Je veux pas paraitre bête mais :

    1 Je n'ai pas compris la différence entre bosons et fermions, si ce n'est que deux fermions forment un bosons dans certaines conditions.

    2 Je n'ai pas compris ce qu'est un spin, je suppose que c'est ce qui différencie les deux précédents mais je suis pas sur.

    3 En fait j'ai rien compris du tout

    (Je rentre en TS l'année prochaine si c'est pas du tout de mon niveau vous pouvez m'envoyez paitre je vous en voudrais pas)
    Ok on va faire simple et grossier mais vrai en substance.

    Bon d'abord il faut savoir que les niveaux d'énegie dans les atomes sont quantifiés. En clair, un électron peut se placer sur une énergie E1, E2, E3, E4, ... (jusqu'à l'infini). E1, E2, E3, E4 sont des valeurs précises et l'électron ne peut pas avoir une énergie intermédiaire entre ces valeurs.

    Si tu considères une image particulaire (donc grossièrement fausse), pour un atome à un électron (hydrogène) plus le niveau d'énergie est haut, plus l'orbite de l'électron a un rayon important. A chaque niveau d'énergie correpond donc une orbite donnée.

    Maintenant, sans se préoccuper du spin, un fermion obéit au pcp d'exlusion de Pauli, c'est à dire que sur un même nivau d'énergie (sur une même orbite) tu ne peux avoir que deux fermions identiques (en fait si des fermions ne sont pas iddentiques, s'ils ont des masse, charge et spin différents, ils occupent d'autres séries de niveaux d'énergie : E1', E2', ...). Si un troisème fermion arrive il doit se placer sur un niveau plus élevé ou plus bas (s'il en existe un puisqu'il n'y a rien en-dessous de E1)

    En revanche, les bosons peuvent tous se masser sur le même niveau d'énergie.

    Bon, maintenant qu'est-ce que le spin ? Quand un corps tourne sur lui-même, il a une quantité appelée moment cinétique d'autant plus grande que sa masse est répartie loin de l'axe de rotation (donc, plus il est "large", plus le moment cinétique est grand) et que sa vitesse angulaire de rotation est grande.
    Quand une patineuse tournoie et qu'elle replie soudain ses bras, son moment cinétique reste identique, mais sa vitesse de rotation augmente brutelement.

    Maintenant, prend un électron et considère-le comme sphére chargée électriquement. Tu sais qu'une spire parcourue par un courant électrique crée un champ magnétique. On y associe une quantité appelée moment magnétique. Plus le courant est fort et la spire grande, plus le moment magnétique est grand lui aussi.
    Ton électron tourne sur lui-même et il crée donc lui aussi un moment magnétique. Le spin, c'est le moment magnétique de l'électron et il est prportionnel au moment cinétique de l'électron associé à sa rotation propre.

    Les spins des particules sont tous multiples d'une constante appelée "hbarre" représentée par un h dont la queue est barrée. Il existe des psins demi-entiers (1/2*hbarre, 3/2*hbarre, 5/2*hbarre, ...) et entiers (0, hbarre, 2*hbarre, ...).
    Les bosons ont des spins entiers et les fermions des spins demi-entiers.

    Quand deux fermions sont sur le même niveau d'énergie, leur spin se mettent en sens contraire (un moment est une quantité vectorielle et a donc un sens), ce qui correspond à des parcours en sens inverse de l'orbite. On dit que l'un est "up" ef l'autre "down".

    Pour information, l'aimantation d'un matériau résulte souvent du fait que les spins sont majoritairement alignés dans un sens tandis que d'habitude ils sont statistiquement dans n'importe quel sens, si bien que la somme de tous ces vecteurs est nulle.

    Note : Quand je parle d'électrons en orbite autour du noyau, représente-toi e fait un nuage électronique en train de tourner sur lui-même et dont la densité est maximum à une certaine distance du noyau. Plus "l'orbite" est grande, plus le maximum de la densité est situé loin du noyau (en fait, en fonction de l'éloignement du noyau, la densité se met à onduler pour les plus hauts niveaux d'énergie).
    Bon, ça c'est pour les niveaux d'énergies "s", après on a des formes plus torturées, cf. ce site :
    http://www.shef.ac.uk/chemistry/orbi.../1s/index.html
    Tu peux t'amuser avec ce site, tu vas entrer dans un monde nouveau pour toi. Regarde les "electron denisty" par exemple.
    Pour info, les niveaux d'énergie commencent dans l'ordre comme : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 4p, 3d, ...
    Sachant que chaque niveau embarque jusqu'à deux électrons, et que certains niveaux sont "dégénérés", c'est à dire qu'ils sont divisés en niveaux de même énergie mais cependant distincts parce qu'occupant des zones diférentes de l'espace (1 pour les s, 3 pour les p, 5 pour les d, 7 pour les f, ...), tu peux commencer à essayer à faire le lien avec ton tableau périodique. Commence par deviner combien d'électrons on peut mettre sur les "2" (2s + 2p).

    -----
    Dernière modification par Don Quiche ; 28/07/2004 à 23h49.

  2. Publicité
  3. #32
    deep_turtle

    Re : le zéro absolu

    Si je peux me permettre une précision, je suis dans les grandes lugnes avec ce que tu dit Don Quiche, mais il faut quand même préciser que le spin n'est pas un mouvement de la particule sur elle-même. Ca y ressemble et on peut dire ça pour faire intuiter certaines propriétés, mais fondamentalement ça n'est pas ça.

    Par exemple, on pourrait se mettre à penser qu'on pourrait alors faire s'arrêter la particule de tourner, or le spin est une propriété intrinsèque et quand la particule a un spin, elle le garde, pas moyen de lui faire perdre.

    Ensuite on peut montrer qu'un mouvement de rotation conduit nécessairement à des valeurs entières du moment cinétique en unités de hbar, alors que le spin peut être demi-entier.

    Tu es surement conscient de tout ça et tu voulais donner une image, mais il faut bien préciser que ce n'est qu'une image.

  4. #33
    Don Quiche

    Re : le zéro absolu

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Si je peux me permettre une précision, je suis dans les grandes lugnes avec ce que tu dit Don Quiche, mais il faut quand même préciser que le spin n'est pas un mouvement de la particule sur elle-même. Ca y ressemble et on peut dire ça pour faire intuiter certaines propriétés, mais fondamentalement ça n'est pas ça.

    Par exemple, on pourrait se mettre à penser qu'on pourrait alors faire s'arrêter la particule de tourner, or le spin est une propriété intrinsèque et quand la particule a un spin, elle le garde, pas moyen de lui faire perdre.

    Ensuite on peut montrer qu'un mouvement de rotation conduit nécessairement à des valeurs entières du moment cinétique en unités de hbar, alors que le spin peut être demi-entier.

    Tu es surement conscient de tout ça et tu voulais donner une image, mais il faut bien préciser que ce n'est qu'une image.
    Bonjour deep turtle.

    Effectivement, j'aurais sans doute dû le préciser. J'ai hésité à revenir sur le spin comme je suis revenu sur l'électron particulaire, mais le post était déjà assez long et je ne voyais aucune image simple pour illustrer certaines propriétés particulières du spin.
    Du coup je me suis borné à l'analogie avec le moment magnétique de la sphère chargée tournoyante en oubliant par la suite de préciser les points que tu mentionnes. Notamment, c'est le plus important je crois, le fait que le spin est une caractéristique de la particule au même titre que la charge et la masse.

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