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Photons = "phonons du vide" ?



  1. #1
    el_boucher

    Photons = "phonons du vide" ?


    ------

    Salut !

    Les photons et phonons ont de nombreuses caractéristiques communes (statistiques bosonique pour commencer par le commencement...)

    est-ce que quelquechose empêche de considérer les photons comme des phonons du vide (on ne connait pas à priori de structure périodique dans le vide pouvant donner naissance à de tels phonons/photons mais il existe des excitations élémentaires dans les milieux désordonnés type liquide voire gaz, qui sont des phonons-like, c'est-à-dire des phonons dont la portée (ou le temps de vie) est limitée dans l'espace (le temps).
    Nul besoin d'une structure parfaitement ordonnée.

    lorsque dans le vide on a une création d'une paire particule/antiparticule, on a bien une durée de vie finie pour le photon ? (je n'y connais pas grand chose dans ce domaine...)

    merci d'avance pour vos réponses !

    -----

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  3. #2
    Konrad

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Euh je ne vois pas trop où tu veux en venir... Les phonon n'existent que dans un milieu matériel, ce ne sont pas des particules à part entière mais des modes d'excitation d'un réseau cristallin. En dehors de son réseau, un phonon ne peut pas exister, donc surtout pas dans le vide. Et en plus ils n'ont rien à voir avec le champ électromagnétique dont dépendent les photons.

    Les photons eux en revanche, font partie des particules élémentaires, et ont leurs propriétés intrinsèques propres (quoi comment ça c'est redondant comme formule ? )

    Ce n'est pas parce qu'il y a une lettre qui change entre les deux que c'est presque la même chose...
    "Un clavier AZERTY en vaut deux."

  4. #3
    mariposa

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par el_boucher Voir le message
    Salut !

    Les photons et phonons ont de nombreuses caractéristiques communes (statistiques bosonique pour commencer par le commencement...)

    est-ce que quelquechose empêche de considérer les photons comme des phonons du vide (on ne connait pas à priori de structure périodique dans le vide pouvant donner naissance à de tels phonons/photons mais il existe des excitations élémentaires dans les milieux désordonnés type liquide voire gaz, qui sont des phonons-like, c'est-à-dire des phonons dont la portée (ou le temps de vie) est limitée dans l'espace (le temps).
    Nul besoin d'une structure parfaitement ordonnée.
    Bonjour,

    Tout cela est parfaitement excate. Tu peux considerer rigoureusement l'équivalence entre photons du vide et phonons d'un milieu condensé, que celui-ci soit périodique ou pas cela n'a aucune importance.
    .
    L'unité des photons et des phonons reposent sur le concept d'excitations élémentaires, concept commun à la physique des particules élémentaires et de la physique du solide.
    .
    A noter que les phonons ne peuvent pas exister en dehors d'un milieu condensé de la même façon que les photons ne peuvent exister en dehors de l'univers. En quelquesorte l'univers est un milieu condensé comme les autres.
    .
    Il existe des stratégies pour comprendre l'Univers comme un milieu condensé. Pour l'instant ce sont les cordes qui sont à la mode, mais cela pourrait changer. Le programme réductionniste qui a tant bien marché aura peut-être bientôt une fin.

  5. #4
    el_boucher

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par Konrad Voir le message
    Euh je ne vois pas trop où tu veux en venir... Les phonon n'existent que dans un milieu matériel, ce ne sont pas des particules à part entière mais des modes d'excitation d'un réseau cristallin. En dehors de son réseau, un phonon ne peut pas exister, donc surtout pas dans le vide. Et en plus ils n'ont rien à voir avec le champ électromagnétique dont dépendent les photons.

    Les photons eux en revanche, font partie des particules élémentaires, et ont leurs propriétés intrinsèques propres (quoi comment ça c'est redondant comme formule ? )

    Ce n'est pas parce qu'il y a une lettre qui change entre les deux que c'est presque la même chose...
    j'ai jamais dit qu'il y avait des phonons dans le vide, j'ai demandé si l'on pouvait faire une analogie entre phonons dans le cristal et photons dans le vide.

    en plus, il existe des excitations de type phonons mais à temps de vie fini dans des milieux désordonnés (ordre à courte distance).

  6. #5
    el_boucher

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Bonjour,

    Tout cela est parfaitement excate. Tu peux considerer rigoureusement l'équivalence entre photons du vide et phonons d'un milieu condensé, que celui-ci soit périodique ou pas cela n'a aucune importance.
    .
    L'unité des photons et des phonons reposent sur le concept d'excitations élémentaires, concept commun à la physique des particules élémentaires et de la physique du solide.
    .
    A noter que les phonons ne peuvent pas exister en dehors d'un milieu condensé de la même façon que les photons ne peuvent exister en dehors de l'univers. En quelquesorte l'univers est un milieu condensé comme les autres.
    .
    Il existe des stratégies pour comprendre l'Univers comme un milieu condensé. Pour l'instant ce sont les cordes qui sont à la mode, mais cela pourrait changer. Le programme réductionniste qui a tant bien marché aura peut-être bientôt une fin.
    par rapport à l'histoire du temps de vie d'un photon créé lors d'une fluctuation du vide, tu peux m'en dire un peu plus ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    mariposa

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par el_boucher Voir le message
    par rapport à l'histoire du temps de vie d'un photon créé lors d'une fluctuation du vide, tu peux m'en dire un peu plus ?
    .
    que l'on parle photons ou photons dans les 2 cas nous avons a faire avec un oscillateur harmonique (en fait à une famille d'oscillateur harmonique). Comme tu le sais l'etat fondamental vaut 1/2.h.w dans les 2 cas.

    De la même façon l'état fondamental possède des fluctuations à moyenne nulle. Ceci est vrai pour les photons comme pour les phonons. Ce que tu dis pour l'un est vrai pour l'autre. Le fondement de tout ceci est la stricte équivalence mathématique entre les deux.

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  10. #7
    el_boucher

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    OK, ça pas de problème.

    en fait, tu n'as pas répondu à ma question, je vais essayer d'être plus clair :

    SI j'ai bien compris, lors d'une fluctuation du vide, il y a création puis annihilation d'une particule, par exemple d'un photon.

    (de même, pour les phonons, on a des fluctuations quantiques de point zéro c'est-à-dire qu'un atome dans un cristal ne sera jamais parfaitement immobile)

    j'aimerais bien savoir comment on détermine le temps de vie du photon résultant d'une fluctuation du vide, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre la création puis l'annihilation ?

  11. #8
    mariposa

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par el_boucher Voir le message
    OK, ça pas de problème.

    en fait, tu n'as pas répondu à ma question, je vais essayer d'être plus clair :

    SI j'ai bien compris, lors d'une fluctuation du vide, il y a création puis annihilation d'une particule, par exemple d'un photon.

    (de même, pour les phonons, on a des fluctuations quantiques de point zéro c'est-à-dire qu'un atome dans un cristal ne sera jamais parfaitement immobile)

    j'aimerais bien savoir comment on détermine le temps de vie du photon résultant d'une fluctuation du vide, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre la création puis l'annihilation ?
    .
    En fait je ne sais pas. Ce n'est pas mon quotidien
    Donc à vue de nez je dirais que l'on fait une transformée de Fourier temporelle de la fonction d'autocorrélation qui décrit les fluctuations et tu auras une durée de vie du photon qui sera une fonction décroissante de l'énergie.
    .

  12. #9
    el_boucher

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    OK

    et donc c'est pour ça qu'en considérant différents temps de vie (certains plus probables que d'autres), on a des niveaux d'énergies plus ou moins bien défninis...et qu'en sommant tout ça, on obtient une jolie divergence ?

  13. #10
    Karibou Blanc

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    j'aimerais bien savoir comment on détermine le temps de vie du photon résultant d'une fluctuation du vide, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre la création puis l'annihilation ?
    C'est donné par l'inégalité d'Heisenberg suivante:


    Suppose qu'un électron se balade dans le vide, classiquement sa propagation est inertielle si rien ne vient le perturber, mais il y a des fluctuations quantiques dans le vide qui peuvent le chatouiller un peu, l'électron peut émettre un photon en empruntant un exces d'énergie au vide, néanmoins cette violation de la conservation de l'énergie ne peut se faire plus longtemps que , temps au bout duquel l'électron doit réabsorber le photon et ainsi rendre l'énergie empruntée au vide.C'est par définition le temps de vie de photon issu d'une fluctuation quantique.

    KB
    Well, life is tough and then you graduate !

  14. #11
    Karibou Blanc

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    et donc c'est pour ça qu'en considérant différents temps de vie (certains plus probables que d'autres), on a des niveaux d'énergies plus ou moins bien défninis...et qu'en sommant tout ça, on obtient une jolie divergence ?
    Oui, car en TQC rien ne vient borner l'énergie associée à une fluctuation, celle ci peut etre arbitrairement grande pourvu que le temps de vie soit suffisant court. En sommant pour tout les temps de vie possibles (en TQC c'est une intégrale sur le moment de particule issue de la fluctuation quantique) on obtient une divergence dans certains cas.

    KB
    Well, life is tough and then you graduate !

  15. #12
    Konrad

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par el_boucher Voir le message
    j'ai jamais dit qu'il y avait des phonons dans le vide, j'ai demandé si l'on pouvait faire une analogie entre phonons dans le cristal et photons dans le vide.

    en plus, il existe des excitations de type phonons mais à temps de vie fini dans des milieux désordonnés (ordre à courte distance).
    Oki j'avais dû mal comprendre la question... Les phonons peuvent effectivement être décrits comme des particules, on peut leur associer une fonction d'onde, une masse effective, et voir comment ils interagissent avec les électrons du réseau par exemple.

    Il existe aussi des excitations électroniques cohérentes et quantifiées, appelées plasmons. Dans mon labo certaines équipes travaillent sur les plasmons induits à l'interface d'agrégats inclus dans une matrice, ça peut avoir des propriétés intéressantes.
    "Un clavier AZERTY en vaut deux."

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  17. #13
    el_boucher

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    Oui, car en TQC rien ne vient borner l'énergie associée à une fluctuation, celle ci peut etre arbitrairement grande pourvu que le temps de vie soit suffisant court. En sommant pour tout les temps de vie possibles (en TQC c'est une intégrale sur le moment de particule issue de la fluctuation quantique) on obtient une divergence dans certains cas.

    KB
    bon, ça va, c'est ce que j'avais compris.

    Pour la TQC : quand tu dis on somme sur le moment de la particule, c'est le moment cinétique total ? (moment cinétique orbital + spin) ou bien juste le spin ? ou alors, c'est plutôt un moment comme un moment cristallin ou une impulsion ?

  18. #14
    Rincevent

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par el_boucher Voir le message
    une impulsion ?
    gagné c'est un anglicisme...
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  19. #15
    Karibou Blanc

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Pour la TQC : quand tu dis on somme sur le moment de la particule, c'est le moment cinétique total ? (moment cinétique orbital + spin)
    c'est le moment cinétique seulement (pas forcément orbital, les situations ne sont pas toujours sphériques). Plus précisément c'est la variable conjuguée de la position et du temps.
    Well, life is tough and then you graduate !

  20. #16
    mariposa

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    gagné c'est un anglicisme...
    Pourquoi un anglicisme?

    Pour moi et en français c'est:

    I = Somme de 0 à t de P.dt

    Autrement dit l'intégration de la quantité de mouvement sur un temps t. En MQ çà sert à rien mais pas en physique classique.

  21. #17
    Rincevent

    Re : Photons = "phonons du vide" ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Pourquoi un anglicisme?
    je ne parlais pas du mot impulsion quand je disais que c'était un anglicisme, mais du mot que Karibou avait employé et sur lequel portait la question du boucher : moment. Et je voulais dire par ma réponse qu'en français on rencontre parfois le mot "moment" pour parler de la quantité de mouvement et que ça vient de "linear momentum" qui n'existe pas réellement en français

    Par ailleurs, je te remercie pour ta remarque car (cela va peut-être t'étonner) je n'avais jamais entendu parler de la définition que tu donnes de l'impulsion en français :

    Citation Envoyé par mari
    Pour moi et en français c'est:



    Autrement dit l'intégration de la quantité de mouvement sur un temps t. En MQ çà sert à rien mais pas en physique classique.
    jusqu'à présent, pour moi, l'impulsion était synonyme de la quantité de mouvement pour tout truc où le champ électromagnétique n'intervient pas, et synonyme de prise de tête dès que le champ EM est là. En effet, on entend souvent dire que la différence entre quantité de mouvement et impulsion est que l'un est égal à mv et que l'autre est p (le moment conjugué de la position qui inclut donc potentiellement un terme proportionnel à A, le potentiel vecteur). Perso, je me souvenais jamais qui est qui, d'où les prises de tête

    je viens de passer une tite demi-heure à faire pas mal de recherche sur le web. Ma conclusion est :

    - tu as raison (à une coquille près). Une impulsion est une variation de quantité de mouvement, c'est donc l'intégrale d'une force :



    - malheureusement, la plupart du temps c'est ignoré des élèves, étudiants et enseignants : j'ai même vu l'erreur dans un rapport de jury d'agreg... en plus, en relativité on parle de vecteur "énergie-impulsion" ou "quadri-impulsion"... mais jamais de "énergie-quantité de mouvement" (ce qui serait un peu lourd faut le reconnaître )

    - pour les gens qui ont fait des "études supérieures poussées" de physique, la différence que je mentionnais (entre mv et p qui peut contenir A) est celle qui est retenue, mais en fait y'a même pas accord parfait. J'ai vu sur le net des gens qui disent que l'impulsion - ou la quantité de mouvement - c'est mv et d'autres que c'est p...

    bref, on s'est éloigné de la question de départ mais je me suis permis de raconter tout ça car c'est une info qui m'aurait intéressé de rencontrer plus tôt donc je me dis que ça peut têt intéresser des gens
    Dernière modification par Rincevent ; 15/02/2007 à 10h43. Motif: coquille
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

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