Y-a-t-il un proton dans un deutéron?

[invité576543]

Bonjour,

Un deutéron peut être vu comme une particule composée de 6 quarks, uuuddd. Y-a-t-il une raison de la voir nécessairement comme un proton plus un neutron?

J'imagine que la réponse vient des représentations. uuuddd doit correspondre à une représentation de la puissance 6 du groupe d'isospin, fois une représentation de la puissance 6 du groupe de spin, etc. J'imagine que pour répondre "oui" à la question ci-dessus, il faut que les représentations correspondant au deutéron se factorisent naturellement en un produit tensoriel d'une représentation de proton et d'une représentation de neutron. Est-ce le cas? Cela dépend-il du spin total?

Je n'ai pas trop envie de faire toute la décomposition du produit tensoriel de 6 isospins ou spin, j'imagine que la réponse est déjà connue!

Cordialement,
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[Gwyddon]

Salut,

Il me semble que l'on crée l'état deutéron de plus haut, en partant directement de l'état proton et de l'état neutron que l'on combine via un produit tensoriel en respectant l'isospin.

Enfin c'est comme ça que je l'ai rencontré dans la littérature

[Rincevent]

salut,

Y-a-t-il une raison de la voir nécessairement comme un proton plus un neutron?

historiquement, oui... : on a connu les nucléons avant les quarks.

Ensuite, dans le cadre du modèle des quarks, ça semble être un état assez simple et qui a en plus le bon goût de décrire assez bien le système à basse énergie et "vu de loin". Cependant, dès qu'on entre un peu dans les "détails", on s'aperçoit que le deutéron n'est pas aussi simple. Comme il est quantique, on doit aussi prendre en compte des états "Delta-Delta" voire un état singulet à 6 quarks. Je me souviens plus très bien si les gens sont d'accord pour dire que cet effet a été observé ou pas...

en tous cas, théoriquement tout ceci mène à des calculs pas gentils du tout... car faut pas oublier que rien que pour un proton tout seul, l'image de 3 quarks de valence est limitée : les quarks et gluons virtuels sont très importants et contribuent par exemple de façon non-négligeable à la masse du proton.

deux articles sur le sujet : Relativist ic QCD view of the deuteron et Quark-model study of few-baryon systems.

[invité576543]

Merci, ça répond parfaitement à ma question!

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwyddon]

Merci pour les réfs

Pas si simple en effet... Surtout lorsque l'on veut tenir compte des effets de gluons et quarks virtuels

[mariposa]

Bonjour,

Un deutéron peut être vu comme une particule composée de 6 quarks, uuuddd. Y-a-t-il une raison de la voir nécessairement comme un proton plus un neutron?

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On peut toujours le dire ainsi et même encore mieux à savoir que le deuteron est une superposition infinie déterminants de Slater composés des 6 saveurs de quarks. Dans la pratique on va travailler avec 1 seule saveur de quark parce que l'on s'interesse au bas du spectre (les 4 autres quarks sont très lourds) et ensuite négliger la différence de masse en u et d pour récupérer de la symétrie.
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Comme il s'agit d'un problème à N corps il va falloir définir une bonne stratégie. Pour cela on a l'expérience de la physique atomique et de la physique moléculaire que l'on va "recopier" intelligemment.
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la première chose à faire c'est de traiter en perturbation l'interaction électromagnétique pour se concenter sur la seule partie chromodynamique. Consèquences:

1- On va travailler avec 6 quarks identiques par exemple u dans notre cas avec la première contrainte que les états propres seront des singulets de couleur de SU(3)c.

2- Les champs de gluons seront éliminés, comme en QED, sous la forme de potentiels effectifs que l'on construira sous des contraintes de symétrie avec des paramètres libres que l'on fittera sur des résultats expérimentaux et/ou sur de la simulation sur réseaux. Il y aura notamment a bien comprendre la signification de chaque terme et si possible de les faire apparaitre comme une hiérarchie de termes qui suit une chaine de brisure de groupes (comme en physique atomique ou ions de transition dans un champ cristallin). Cette hiérachie au delà des aspects techniques permettent d'établir une nomenclature indispensable des états.
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Le modèle moléculaire
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On sait que les quarks s'assemblent en entités neutres de couleurs et que donc les 6 quarks identiques s'organise sous la forme d'une molécule N-N nucléon-nucléon (principe de la liberté asymptotique). Cela permet de s'organiser sur le modèle de la molécule d'hydrogène à 2 électrons comme prototype à N corps.
.
De là apparait 2 bases naturelles:

1- La base moléculaire à 1 corps

On va donc former des orbitales moléculaires à partir des orbitales atomiques. Les orbitales atomiques seront reprises à partir d'un modèle simple de Hadron comme le modèle de sac du MIT. A partir de ces orbitales moléculaires on forment un nombre A de déterminants de Slater avec la contrainte d'antysymétrie sur les spin-orbitales. Il 'suffira de diagonaliser l'hamiltonien effectif dans cette base.
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2- La base 3 corps-3 corps.
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La base précédente a comme inconvénient d'exagerer très fortement les fluctuations du nombre de particules sur un site (voir molécule d'hydrogène). Pour casser ces fluctuations il faut prendre un nombre A de déteminants très élevés (c'est selon la précision) En plus on sait que l'interaction nucléaire ressemble à l'interaction de Vandervalls ce qui signifie qu'une bonne fonction d'onde à l'ordre zéro serait un produit (convenablement symétrisés) de 2 superpositions de déterminants 3.3 de Slater centré sur les puits de MIT. On peut ainsi construire une deuxième base que l'on va raccorder à la première base selon des diagrammes de corrélation façon Tanabe-Sugano. A ce niveau les representations des groupes vont jouer un très rôle.
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La théorie de representations des groupes.
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Jusqu'a maintenant les seules symétries utilisées sont des symétries excates. Celle de la molécule N-N et la symétrie SU(3)c. rien n'empèche d'utiliser des symétries approchées pour s'organiser. Dans le cas des particules élémentaires il y des possibilités. Par exemple pour exploiter la dépendance des niveaux d'énergie vis a vis du spin on peut classer les déterminants selon SU(6) ou encore SU(4). Pour trouver le (ou les) groupes pertinents cela suppose que la collectivité scientifique est accumulé suffisamment d'expérience pour étiqueter les niveaux convenablement. Quelqu'un de malin peut également trouver un groupe original lié à une forme particulière de l'hamiltonien etc...
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J'imagine que la réponse vient des représentations. uuuddd doit correspondre à une représentation de la puissance 6 du groupe d'isospin, fois une représentation de la puissance 6 du groupe de spin, etc.

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Je ne sais pas ce que tu appelles puissance (cet terme n'existe pas en théorie des groupes). Le groupe d'isospin ne joue aucun role dans la structure des hadrons. Le groupe de spin c'est SU(2).

J'imagine que pour répondre "oui" à la question ci-dessus, il faut que les représentations correspondant au deutéron se factorisent naturellement en un produit tensoriel d'une représentation de proton et d'une représentation de neutron. Est-ce le cas? Cela dépend-il du spin total?

La seule chose la plus simple que l'on puisse dire c'est que l'état fondamental c'est le produit direct des solutions à 3 corps des 2 hadrons séparés.
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Avec cette solution on ne peut pas rendre compte de la liaison puisqu'elle vaut zéro. Par contre si les 2 systèmes sont faiblement couplés il se peut que des états excités de l'ensemble soit grossièrement les excitations d'un seul hadron 2 fois dégénérés. Pour tester cela il faut analyser les spectres (que je ne connais pas. d'ailleurs je me demande si ceux-ci sont résolus).

[mariposa]

Salut,

Il me semble que l'on crée l'état deutéron de plus haut, en partant directement de l'état proton et de l'état neutron que l'on combine via un produit tensoriel en respectant l'isospin.

Enfin c'est comme ça que je l'ai rencontré dans la littérature

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Bonjour,

Oui c'est le principe même du concept d'isospin fort(expression d'ailleurs maladroite qui veut dire iso-masse) qui marche uniquement parce que les quarks up et down sont quasiment dégénérés en masse. Cela permet d'avoir une classification a la fois simple et fondamentale pour la physique nucléaire. Ainsi le deuteron apparait comme un isospin I=0 et l'isospin I=1 comme 3 niveaux dégénérés correspondant a neutron-neutron, proton-proton et antysymétrie neutron-proton.
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[Gwyddon]

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Bonjour,

Oui c'est le principe même du concept d'isospin fort(expression d'ailleurs maladroite qui veut dire iso-masse)

Salut,

Maladroite je ne sais pas... En effet c'est lié à la quasi-dégénérescence en masse, ceci dit la symétrie sous-jacente est une symétrie SU(2), donc la dénomination isospin ne me paraît pas si tordue

[mariposa]

Ensuite, dans le cadre du modèle des quarks, ça semble être un état assez simple et qui a en plus le bon goût de décrire assez bien le système à basse énergie et "vu de loin". Cependant, dès qu'on entre un peu dans les "détails", on s'aperçoit que le deutéron n'est pas aussi simple. Comme il est quantique, on doit aussi prendre en compte des états "Delta-Delta" voire un état singulet à 6 quarks. Je me souviens plus très bien si les gens sont d'accord pour dire que cet effet a été observé ou pas...

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En théorie tous les états à 6 quarks qui sont singulet de SU(3)c et antisymétrique de spin orbitale interviennent. tout dépend de ce que l'on veut representer et avec quelle précision.

Ce n'est pas vraiment un problème d'observation. L'enjeu de ce genre de problèmatique est de trouver un modèle le plus simple possible et qui rendre compte du maximun d'observations expérimentales.

en tous cas, théoriquement tout ceci mène à des calculs pas gentils du tout... car faut pas oublier que rien que pour un proton tout seul, l'image de 3 quarks de valence est limitée : les quarks et gluons virtuels sont très importants et contribuent par exemple de façon non-négligeable à la masse du proton.

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Absolument. Mais dès lors que l'on a quelquechose de satifaisant au niveau hadronique il faut traduire les interactions (l'échange de gluons) en potentiel effectif pour rendre compte des hadrons composites. Par exemple pour traiter une molécule classique au niveau ab-initio on ne traite que les électrons de valence. L'interaction avec les électrons de coeur sont prises en compte sous la forme d'un potentiel que l'on appelle speudopotentiel et qui prenne en compte les moindres effets relativistes. Ce travail a été préparé sur les atomes isolés. Quand on passe à la physique du solide on fait des simplications encore plus draconiennes, non seulement parce que l'on ne sait pas faire autrement mais surtout que les phénomènes sont émergeants et se moquent radicalement des "détails".

Le rapport entre la physique des particules élémentaires et la physique nucléaire c'est la même chose il y a émergeance et les méthodes déductives sont vite limitées.

deux articles sur le sujet : Relativist ic QCD view of the deuteron et Quark-model study of few-baryon systems.

Je l'ai mis de coté et lu en diagonal. Je suis pret à discuter de son contenu.

[GillesH38a]

Bonjour

la question de Mmy serait assez analogue a la question : y a-t-il une molécule d'eau dans une goutte d'eau liquide? non?

Cdt

Gilles

[invité576543]

Bonjour,

la question de Mmy serait assez analogue a la question : y a-t-il une molécule d'eau dans une goutte d'eau liquide? non?

Je ne le voyais pas comme ça!

Un point, auquel à répondu Rincevent, était si une interprétation en Delta-Delta pouvait avoir un sens. Je ne vois pas quel pourrait être l'équivalent, sauf peut-être dans le cas d'une goutte de deux molécules (!), interprétable comme H2O+H2O ou OH- + H3O+

Par contre, on doit pouvoir trouver des (vagues) équivalents chimiques dans des cristaux; peut-être SiO2, dans lequel Si a des liaisons identiques avec 4 atomes d'oxygène (si c'est bien le cas...).

Cordialement,

[mariposa]

Salut,

Maladroite je ne sais pas... En effet c'est lié à la quasi-dégénérescence en masse, ceci dit la symétrie sous-jacente est une symétrie SU(2), donc la dénomination isospin ne me paraît pas si tordue

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S'agissant du vocabulaire tout dépend de ce que l'on veut en faire. Entre professionnels les gens s'entendent quelquesoit la pertinence du vocabulaire encore qu'il y a de nombreuses exceptions.
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S'agissant de l'apprentissage et donc de la pédagogie cela change tout. En géneral on balance que le neutron et le proton comme forment un doublet d'isospin. Il semble qu'historiquement cela a été annoncé, à vue, pour mettre de l'ordre dans les spectres nucléaires avant la découverte de la TQC (a vérifier cette origine).
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Hors à partir de la TQC on sait fabriquer l'algébre de Lie des opérateurs créations et annihilation du proton et neutron qui après quelques manipulations s'avère identiques à l'algébre de Lie de SU(2). Le groupe de transformation est donc isomorphe à SU(2) ce qui permet de récupérer toute l'algébre des moments angulaires. L'enseignement de cela est qu'il faut démontrer un (éventuel) isomorphisme d'un groupe connu, ce qui n'est pas toujours évident et qui n'autorise pas automatiquement à changer le nom du groupe original.
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En fait ce groupe SU(2) est physiquement de même nature que le groupe SU(3) qui sert a classifier les hadrons et c'est une coïncidence heureuse que SU(2) soit sous-groupe de SU(3). C'est tout "bénéfice" pour la physique nucléaire car rien n'indique encore aujourd'hui une quelconque raison que les quarks up et down soient quasiment dégénérés. D'ailleurs tous ces groupes sont des symétries approchées.
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Cela veut dire qu'il faut penser physiquement l'isospin fort non pas comme un spin (qui n'a rien à voir) mais comme les representations (mathématiquement les modules) du groupe SU(3) dans la mesure où il s'agit d'exploiter à l'ordre zéro la dégénerescence de masse.

[mariposa]

Bonjour

la question de Mmy serait assez analogue a la question : y a-t-il une molécule d'eau dans une goutte d'eau liquide? non?

Cdt

Gilles

Bonjour, je ne sais pas de quelle question il s'agit mais je crois comprendre le sens de ta remarque.
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Le rapport qu'il y a entre deuteron et eau liquide est que:

1-Dans l'eau liquide on peut du point de vue de la liaison chimique considerer que l'on a des entités bien marquées (les molécules d'eau) qui interagissent pour representer certaines propriétés de l'eau comme la cohésion ou la viscosité.
.
La raison microscopique tiend au fait que les liaisons hydrogènes sont bien plus faibles que les liaisons covalentes.

2- Dans un deuteron on a également 2 entités bien distinctes (le proton et le neutron) qui interagissent et cette distinction est fondamentale pour tout ce qui touche les énergies de cohésion en physique nucléaire.
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la raison microscopique tiend a la propriété de liberté asymptotique de la chromodynamique quantique qui veut que les corps composites soient neutres de couleur. L'interaction résiduelle entre proton et neutron étant les corrélations de fluctuations de couleur qui ont pour analogue les interactions de VanDerwalls entre 2 atomes neutres à couches complètes.

[invite8ef897e4]

Bonjour

on doit aussi prendre en compte des états "Delta-Delta" voire un état singulet à 6 quarks

Il me semble justement que non (malheureusement) de tels etats n'ont pas ete observes

Relativist ic QCD view of the deuteron et Quark-model study of few-baryon systems.

Excellentes references

J'en ajoute quelques unes (meme si la meilleure de toutes est la revue annuelle, premier lien donne par Rincevent). Le sujet m'interesse.

Au sujet de la recherche d'un lien entre les proprietes observables baryoniques et le contenu partonique, un article assez general est le suivant :
Deuteron Form Factor and the Short-Distance Behavior of the Nuclear Force
ou encore, dans la meme veine, plus recent, et ou les conclusions sont similaires mais un peu plus precises :
Quantum Chromodynamic Predictions for the Deuteron Form Factor

Les modeles suggerent que l'inclusion de la dynamique interne des hadrons, en termes de quarks, a des effets qui sont petits :
Deuteron properties of the coupled nucleon and isobar channels model
A ma connaissance, les petits effets n'ont toujours pas ete vus. Voire par exemple :
New comparisons of the coupled-channel model with elastic deuteron form factors

Enfin, une investigation plus detaillee peut etre trouvee dans l'article suivant, mais je ne sais pas si vous aurez acces a celui-la car la souscription est moins repandue,
MULTI - QUARK EFFECTS IN THE singlet S wave AND triplet S wave triplet D wave NEUTRON - PROTON SCATTERING STATES AND THE DEUTERON.

[Rincevent]

Le sujet m'interesse.

il me semblait bien que ça serait le cas

merci pour les réfs

[mariposa]

BonjourIl me semble justement que non (malheureusement) de tels etats n'ont pas ete observes

Excellentes references

J'en ajoute quelques unes (meme si la meilleure de toutes est la revue annuelle, premier lien donne par Rincevent). Le sujet m'interesse.

Je n'ai pas accès aux revues que tu cites et je me contenterait de la revue de Rincevent. Une revue souvent citée mais peut être un peu ancienne est:

Richard JM (1992) Physics Reports 212,1
.
Je sujet m'intéresse beaucoup dans la mesure où j'ai travaillé sur le problème a N corps et l'usage conjoint des symétries. Etant que physicien du solide je ne suis pas bien sur familier de la chromodynamique quantique (les ordres de grandeur) et surtout je n'ai aucun résultats expérimentaux. Si on pouvait avoir une discussion suivie sur le sujet cela m'intéresserait beaucoup. En espérant avoir une réponse.

[GillesH38a]

Bonjour,



Je ne le voyais pas comme ça!

Un point, auquel à répondu Rincevent, était si une interprétation en Delta-Delta pouvait avoir un sens. Je ne vois pas quel pourrait être l'équivalent, sauf peut-être dans le cas d'une goutte de deux molécules (!), interprétable comme H2O+H2O ou OH- + H3O+

Par contre, on doit pouvoir trouver des (vagues) équivalents chimiques dans des cristaux; peut-être SiO2, dans lequel Si a des liaisons identiques avec 4 atomes d'oxygène (si c'est bien le cas...).

Cordialement,

le sens de ma question etait bien celui relevé par Mariposa : on hierarchise la fonction d'onde totale des électrons et noyaux dans une goutte d'eau par un assemblage (noyaux+electrons) formant les atomes , puis (atomes+atomes) formant les molécules, puis molécules associées en assemblages condensés (liquides ou cristaux). Chaque assemblage est une "perturbation" de l'assemblage précédent/ Pour les noyaux, la différence est qu'il y a des particules virtuelles echangées parce que la distance est proche de la longueur d'onde Compton , ce qui n'est pas le cas de la physique moléculaire (ou on peut négliger la "seconde quantification", c'est à dire la création et la disparition de particules). Il y a néanmoins bien une hierarchisation dans la description de la "fonction d'onde totale" du système et même quelques points communs car les molécules d'eau peuvent s'echanger des protons via les liaisons hydrogène, comme les nucleons echangent des pions.

Cordialement

Gilles

[invité576543]

le sens de ma question etait bien celui relevé par Mariposa : on hierarchise la fonction d'onde totale des électrons et noyaux dans une goutte d'eau par un assemblage (noyaux+electrons) formant les atomes , puis (atomes+atomes) formant les molécules, puis molécules associées en assemblages condensés (liquides ou cristaux).

Quitte à t'étonner, je vais dire que je savais cela déjà. Que la décomposition en deux nucléons ait un sens ne m'avais pas échappé (bizarrre, non?). Je voulais savoir si c'était nécessaire. La réponse de Rincevent, puis celle d'humanino m'ont donné les informations que je recherchais, ce qui n'est pas le cas des autres réponses.

Cordialement,

[GillesH38a]

Quitte à t'étonner, je vais dire que je savais cela déjà. Que la décomposition en deux nucléons ait un sens ne m'avais pas échappé (bizarrre, non?). Je voulais savoir si c'était nécessaire. La réponse de Rincevent, puis celle d'humanino m'ont donné les informations que je recherchais, ce qui n'est pas le cas des autres réponses.

Cordialement,

ok, je voulais juste poursuivre le parallèle avec la physique moléculaire introduit par mariposa. Le mot "nécessaire" dépend à mon avis de l'approximation avec laquelle tu veux reproduire les mesures physiques. L'état "simple" p+n echangeant des pions doit donner (je suppose, n'étant pas spécialiste) une bonne approximation des quantités de bases, (genre masse, moment dipolaire..) et ensuite plus on cherche de précision plus on va compliquer la description....disons que l'approximation proton+neutron doit avoir un bon rapport qualité prix, a défaut d'avoir une excellente qualité !
Cdt

Gilles

[mariposa]

la différence est qu'il y a des particules virtuelles echangées parce que la distance est proche de la longueur d'onde Compton , ce qui n'est pas le cas de la physique moléculaire (ou on peut négliger la "seconde quantification", c'est à dire la création et la disparition de particules).
Cordialement

Gilles

S'agissant des particules virtuelles il y a une analogie et mieux une équivalence mathématique entre l'interaction nucléaire entre 2 hadrons et l'interaction de Vanderwalls entre 2 atomes neutres. C'est la raison pour laquelle on dit que les forces nucléaires sont des forces de type Van DerWalls.
.
En effet une fluctuation de couleur sur un site induit une fluctuation de couleurs sur l'autre site ce que l'on traduit par un quantum de polarisation (chromodiélectrique) qui se represente par une paire quarks-antiquark, cad un méson.
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De même pour l'interaction entre 2 atomes neutres qui résulte d'un calcul d'interaction de configuration. Là aussi il y a un quantum de polarisation échangé qui est un électron et un trou lié que l'on appelle exciton.
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En résumé quand les nucléons échangent des mésons, les atomes neutres échangent des excitons. Il fallait pousser l'équivalence mathématique jusqu'au bout et c'est fait.
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[invite8ef897e4]

Il fallait pousser l'équivalence mathématique jusqu'au bout et c'est fait.

J'aimerais beaucoup avoir une reference recente sur ce genre de considerations. Ce dont je dispose date un peu

[mariposa]

ok, je voulais juste poursuivre le parallèle avec la physique moléculaire introduit par mariposa. Le mot "nécessaire" dépend à mon avis de l'approximation avec laquelle tu veux reproduire les mesures physiques. L'état "simple" p+n echangeant des pions doit donner (je suppose, n'étant pas spécialiste) une bonne approximation des quantités de bases, (genre masse, moment dipolaire..) et ensuite plus on cherche de précision plus on va compliquer la description....disons que l'approximation proton+neutron doit avoir un bon rapport qualité prix, a défaut d'avoir une excellente qualité !
Cdt

Gilles

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Pour le moment dipolaire je ne sais pas, pour la masse cela ne peut pas marcher. En effet il faut minimiser l'énergie totale du système de particules dans son état fondamental en fonction de la distance des 2 nucléons. Ce qui suppose que l'on sache modéliser le potentiel à "courte" distance comme à "longue" distance. L'échange de méson ne represente que l'interaction à longue distance (les forces de Van DerWalls). CQFD
.
A quoi sert les mésons? A vue de nez a expliquer l'origine qualitative des forces nucléaires en termes d'échanges de particules "virtuelles" façon particules élémentaires; Dés lors que l'on sort de ce cadre on s'empresse de se débarrasser de ce genre de representation qui n'est opérationnelle que dans un cadre limité.
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Imaginons que l'on cherche a expliquer la molécule d'hydrogène par échange de photons virtuels. Ca serait hautement ridicule et même d'ailleurs très certainement impossible.

[invite8ef897e4]

J'aimerais beaucoup avoir une reference recente sur ce genre de considerations. Ce dont je dispose date un peu

En fait, je connais notamment le travail de Brodsky et al, mais il ne s'applique qu'au quarks lourds. Vous avez peut-etre deja remarque que je suis obsede par les quarks legers pour ma part

[mariposa]

J'aimerais beaucoup avoir une reference recente sur ce genre de considerations. Ce dont je dispose date un peu

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Référence récente. Je suis chez moi, en retraite et je n'ai accès qu'au Web!

J'ai donné un cours de DEA à Rennes là-dessus dans les années 80. Malheureusement je n'ai pas trouvé la moindre trace.
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A défaut il faut trouver un livre de MQ (plutot genre chimie quantique théorique) où l'on traite complètement l'interaction de configuration entre 2 atomes neutres. C'est un très bon investissement pour comprendre la subtilité des problèmes à N corps avec N petits. Les idées générales, les concepts sont valables en chromodynamique quantique, encore faut-il les adapter et ce n'est pas une mince affaire.
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Il y a des intervenants qui sont impliqués dans leur travaux de recherche dans cette catégorie de problèmes. J'espère qu'a la lecture de ce message ils te donneront une bibliographie.

[mariposa]

En fait, je connais notamment le travail de Brodsky et al, mais il ne s'applique qu'au quarks lourds. Vous avez peut-etre deja remarque que je suis obsede par les quarks legers pour ma part

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A chacun ses obsessions. Sinon tu es 10 000 fois mieux placer que moi pour trouver des références qui te conviennent. Par contre je suis pret sur ce genre de questions a discuter si tu penses que cela peut t'apporter quelquechose.
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Nota: je suis allé à Oxford il y a 15 jours et j'ai acheté un livre de Fl Stancu: Group Theory in Subnuclear Physics ISBN 0198517424 qui j'oserais conseillé dès lors que l'on possède un premier bagage de representations des groupes. Il y a même un (trop) petit chapitre sur le groupe des tresses.

[invité576543]

Bonjour,

ok, je voulais juste poursuivre le parallèle avec la physique moléculaire

Le plus proche parallèle que j'arrive à trouver est de se demander s'il y a un atome d'hydrogène dans une molécule H2. Et une réponse négative est argumentable: il ya bien deux noyaux d'hydrogène, mais il n'y a pas d'atome au sens d'une combinaison de un noyau particulier avec un électron particulier. La description d'une molécule H2 comme deux noyaux entourés d'un nuage électronique de charge -2e est plus "correcte" que celle de deux atomes d'hydrogène.

Mais le parallèle est faible parce que l'atome d'hydrogène est très hétérogène, la distinction noyau/électron est nette, et ne disparaît pas dans la molécule H2.

Dans le cas du deutéron, ce sont deux assemblages bien plus homogènes qui sont réunis.

Le mot "nécessaire" dépend à mon avis de l'approximation avec laquelle tu veux reproduire les mesures physiques.

Tout à fait, et j'en était conscient.

disons que l'approximation proton+neutron doit avoir un bon rapport qualité prix, a défaut d'avoir une excellente qualité !

Je veux bien le croire, et c'était bien l'objet de ma question!

Pour mieux expliquer mon interrogation, voilà une image qui vient à mon imagination peut-être trop fertile. Imagine un octaèdre régulier, dont les sommets sont les 3 u et les 3 d, et tels que le sommet opposé d'un u soit toujours un d. On alloue les couleurs de manière à ce que deux sommets opposés aient la même couleur; ainsi toutes les faces sont "blanches". Une telle image peut certes être vue comme un proton et un neutron, en choisissant une paire de faces opposées, mais il y quatre façons de choisir des faces opposées, 3 totalement symétriques et indistingables donnant une décomposition en p+n, et une donnant une décomposition en delta/delta. (Question au passage: est-ce une image en rapport avec l'état singulet mentionné par Rincevent dans le message #3?)

Ma question incluait la validité d'une telle image, ou d'autres encore qui ont échappées à mon imagination (mais je pense trouvables par le calcul). Une réponse disant que la théorie et/ou les mesures excluent cette image, et imposent celle d'un p+n échangeant des pions (et c'est comme cela que je comprend la réponse d'humanino disant que les autres états n'ont pas été observés), répond à mon interrogation. Mais, tu m'excuseras, je continue à penser que la réponse n'était pas évidente tant qu'on ne s'est pas posé la question explicitement.

Cordialement,

[mariposa]

La description d'une molécule H2 comme deux noyaux entourés d'un nuage électronique de charge -2e est plus "correcte" que celle de deux atomes d'hydrogène.

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Bonjour,

Justement pas. La molécule d'hydrogène est l'ordre zéro est le mieux representé par un déterminant de Slater avec 1 électron sur un atome et l'autre électron sur l'autre atome. (en fait 2 poue symétriser le problème par rapport à la variable spin.
.
Cette situation sert systèmatiquement à initier les physiciens du solide aux problèmes à N corps. Pour conprendre les subtilités du problème à N corps (ici 2) on modélise la molécule d'hydrogéne par 2 paramètres:

l'intégrale de saut beta = <1|H)|2> qui represente le couplage à 1 corps entre les 2 orbitales atomiques et le terme de Hubbard U = <1,2|V(1,2)|1,2> qui represente le potentiel coulombien entre 2 électrons sur le même site convenablement renormalisé.
.
On calcul le spectre de l'hamiltonien en fonction de beta/U. Si beta/U est plus petit que 1 les 2 électrons sont chacun sur le même site et c'est le cas car beta est de l'ordre 3 ou 4 eV et U = 13 eV.
.
Ce modèle explique pourquoi de nombreux matériaux sont isolants et antiferromagnétiques alors que la théorie des bandes prevoit qu'ils soient métalliques et paramagnétique de Pauli. Ce modèle explique également la physique des supraconducteurs avant la transition. On peut dans la foulée construire un hamiltonien de Heisenberg qui montre la condition a remplir pour qu'un corps soit ferromagnétique etc....

S'agissant du deuteron le problème est encore plus nette puisque tout le monde a noté depuis longtemps qu'il répondait à un modèle de Van derWalls. Ce qui veut dire que beta =0 (il n'y a aucun couplage à 1 corps).
.
le couplage entre proton est neutron est du a une fluctuation de couleur sur 1 site qui induit une fluctuation de couleur sur l'autre site ce qui donne une énergie de couplage dipole-induit dipole induit. ce terme peut être representé par échange de méson virtuel (un quantum de polarisation) mais il n'y aucun échange de méson, c'est un terme purement mathématique pour exprimer la polarisation.
.
Ceci est vrai pour tous les hadrons et tous leurs états excités (abstraction faite des plasmas de quarks et de gluons). en effet un transfert d'un quark d'un hadron vers l'autre representerait une énergie gigantesque (un terme de Hubbard tres élevé) qui ferait que l'on aurait 2 hadrons colorés. Hors justement les particules baryoniques composites sont toutes neutres de couleur par assemblage de 3 quarks ou de paires quarks-antiquarks pour miniser l'énergie totale du système.
.
En bref pour retenir une image d'un couplage de 2 nucléons c'est celui de 2 atomes d'argon qui sont l'un et l'autre lié par une interaction de Van Der Walls

[Rincevent]

juste un commentaire en passant sur ça...

L'échange de méson ne represente que l'interaction à longue distance (les forces de Van DerWalls)

dans le cadre de la physique de la matière nucléaire, on modélise parfois aussi l'interaction à courte portée par des mésons. C'est-à-dire qu'on ne considère pas que les pions mais aussi divers de leurs cousins plus massifs (responsables en autres choses du caractère répulsif à courtes distances) via un lagrangien qui contient divers champs accompagnés de paramètres choisis pour fitter les données connues sur la matière nucléaire.

c'est une approche tout aussi justifiable qu'une autre concurrente et courante qui consiste à faire comme en physique des solides et commencer par un hamiltonien Hartree-Fock auquel divers termes d'interaction sont ajoutés en étant ajustés pour reproduire les data.

pour résumer, la première approche est intrinsèquement relativiste alors que la deuxième doit comporter divers termes de "correction relativiste" (liés par exemple à la contraction des longueurs) si on veut que la physique reste causale (= sans vitesses supérieures à c). Mais les deux approches restent un peu du bricolage pour traiter le problème à N-corps dans des conditions pas super simples...

un article de revue récent :
Equation of State of Nuclear Matter at high baryon density