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Particules de masse nulle



  1. #1
    erectous

    Particules de masse nulle


    ------

    Bonjour,
    Au détour de mes lectures j'ai trouvé une affirmation bien étrange. L'on s'interroge pour savoir si le neutrino a une masse. Naïvement je pensais que tout ce qui a une existence occupe un volume et pèse son poids.

    Qu'est-ce qui permet d'affirmer qu'un photon n'a pas de masse ?

    -----

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  4. #2
    maxouf

    Re : Particules de masse nulle

    ben c'est un peu débile et pas scientifique mais moi je me suis jamais fait mal suite un a un coup de point de lumière...

  5. #3
    maxouf

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par maxouf Voir le message
    ben c'est un peu débile et pas scientifique mais moi je me suis jamais fait mal suite a un coup de poingt de lumière...
    correction expresse

  6. #4
    Coincoin

    Re : Particules de masse nulle

    Salut,
    ben c'est un peu débile et pas scientifique mais moi je me suis jamais fait mal suite un a un coup de point de lumière...
    C'est juste que la quantité de mouvement d'un photon est très faible. Mais même si la masse est nulle, les photons peuvent exercer une force : je te laisse chercher ce qu'est la "pression de radiation".

    Qu'est-ce qui permet d'affirmer qu'un photon n'a pas de masse ?
    Théoriquement ou expérimentalement ? Théoriquement, c'est lié à une symétrie fondamentale des lois de la physique : l'invariance de jauge. Expérimentalement, il y a des tests très contraignants qui indiquent que la masse d'un photon doit être au plus une fraction ridiculement faible de la masse des autres particules. Fais donc une recherche sur le forum, il y a beaucoup de choses qui ont déjà été dites.
    Encore une victoire de Canard !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    maxouf

    Re : Particules de masse nulle

    ok j'ai regarder sur wikipédia, et, la prochène fois, je m'abstiendrais...

  9. #6
    mariposa

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Théoriquement ou expérimentalement ? Théoriquement, c'est lié à une symétrie fondamentale des lois de la physique : l'invariance de jauge.
    .
    Pas tout à fait. La masse nulle du photon est cachée dans les équations de Maxwell. En termes modernes dans le groupe de Poincaré.
    .
    L'invariance de jauge U(1) a été utilisée ultérieurement comme une nouvelle stratégie pour prédire la forme du terme de couplage électron-photon (invariance de jauge locale et dérivée covariante ) qui implique un champ de masse nulle.

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  11. #7
    Coincoin

    Re : Particules de masse nulle

    Oui, historiquement ça ne vient pas de l'invariance de jauge. Mais avec les connaissances actuelles, ça en découle : les équations de Maxwell découle du lagrangien de QED qui ne comptient pas de terme de masse à cause de l'invariance de jauge.
    Bref, que ce soit la poule ou l'oeuf, le photon n'a pas de masse pour des raisons de groupe de symétrie...
    Encore une victoire de Canard !

  12. #8
    mariposa

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Oui, historiquement ça ne vient pas de l'invariance de jauge. Mais avec les connaissances actuelles, ça en découle : les équations de Maxwell découle du lagrangien de QED qui ne comptient pas de terme de masse à cause de l'invariance de jauge.
    Bref, que ce soit la poule ou l'oeuf, le photon n'a pas de masse pour des raisons de groupe de symétrie...
    .
    Oui mais il y a 2 types de groupes de symétrie qui n'ont rien a voir l'un à l'autre.

    Le groupe de Poincaré qui est le groupe de symétrie-spatio-temporel de TQC qui dit que les particules doivent avoir un spin et une masse (les representations irreductibles du groupe de Poincaré), la masse nulle faisant partie des possibilités.

    Les groupes de symétries internes dont certains d'entre eux sont qualifiés de groupe de jauge. Ces groupe de jauge prédisent mécaniquement une masse nulle pour les champs de jauge. Ceci n'est pas en général conforme à l'expérience (voir SU(2) left, SU(5), groupes de supersymétrie). on "sauve" le principe d'invariance de jauge local en introduisant des champs suplémentaires (champs de Higgs) associés au concept de brisure spontanée de symétrie.
    .
    Il se fait que la prédiction du groupe de jauge (masse nulle) du groupe U(1) recouvre excatement la masse nulle "expérimentale" cad celle qui est cachée dans les équations de Maxwell. Il n'est pas nécessaire dans ce cas d'introduire une brisure de symétrie. (A ce niveau je fais abstraction du groupe de jauge électrofaible, ce qui complique le problème, mais est hors sujet relativement au problème soulevé)

  13. #9
    clinon

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    Qu'est-ce qui permet d'affirmer qu'un photon n'a pas de masse ?
    Salut
    je pense que son poids est négligeable face à beacoup de forces....
    sa vitesse diminue dans les fluides!!!
    salut
    L'electricité est le métiers des sages!

  14. #10
    Coincoin

    Re : Particules de masse nulle

    Non, non. La masse du photon est rigoureusement nulle.

    Et pour ce qui est de la vitesse de la lumière dans les matériaux, cela provient de l'interférence entre les différents photons. Ce n'est donc pas explicable en considérant un seul photon.
    Encore une victoire de Canard !

  15. #11
    mariposa

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par clinon Voir le message
    Salut
    je pense que son poids est négligeable face à beacoup de forces....
    sa vitesse diminue dans les fluides!!!
    salut
    .
    La vrai vitesse du photon est toujours la vitesse c dans les matériaux. Il ne faut pas confondre le vitesse du photon avec la vitesse de phase de l'onde électromagnétique qui elle est plus faible dans la matière.
    .
    Dans ce cas v =c/n où n est l'indice optique à la pulsation w.

  16. #12
    erectous

    Re : Particules de masse nulle

    Vous échangez à un niveau qui me dépasse. Je n'aurais pas le temps de consulter toutes les références que vous citez. Je vous remercie cependant de m'aider à entrevoir que la question n'est pas si simple.

    Dans ma simplicité, j'avais conclu que tout objet, si petit qu'il soit, possédait une masse. Alors pour dire que le photon n'a pas de masse que faut-il, qu'il échappe à l'emprise des champs gravitationnels ?

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  18. #13
    mariposa

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    Vous échangez à un niveau qui me dépasse. Je n'aurais pas le temps de consulter toutes les références que vous citez. Je vous remercie cependant de m'aider à entrevoir que la question n'est pas si simple.

    Dans ma simplicité, j'avais conclu que tout objet, si petit qu'il soit, possédait une masse. Alors pour dire que le photon n'a pas de masse que faut-il, qu'il échappe à l'emprise des champs gravitationnels ?
    .
    Le fait que le photon n'ait pas de masse pourrait signifier qu'il n'y a pas d'interaction gravitationnelle. On pourrait dire que le photon va toujours tout droit et rien ne peux l'influencer.

    OUi mais...La gravitation courbe l'espace-temps et les lignes droites d'un espace courbe s'appellent les géodésiques. Le photon suit donc les géodésiques et donc indirectement subit la gravitation.

  19. #14
    erectous

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    OUi mais...La gravitation courbe l'espace-temps et les lignes droites d'un espace courbe s'appellent les géodésiques. Le photon suit donc les géodésiques et donc indirectement subit la gravitation.
    Quand l'eau dévale une pente elle le fait selon la ligne de plus grande pente. Pour le photon se doit être sensiblement la même chose. Il semble rester appuyé sur la géodésique qu'il a rencontrée en premier. Il n'a pas tendance à flotter sur le champ gravitationnel qu'il traverse, il fait un peu comme un montagnard, il suit comme un sentier horizontal à flan de montagne pour économiser ses forces. Il ne va pas vers le haut, il ne descend pas non plus.
    Cette explication rend-elle compte de la réalité physique du parcours du photon que l'on pourrait alors dire sans masse parce qu'il passe inaperçu ?

  20. #15
    invité576543
    Invité

    Re : Particules de masse nulle

    Bonsoir,

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    Quand l'eau dévale une pente elle le fait selon la ligne de plus grande pente. Pour le photon se doit être sensiblement la même chose. Il semble rester appuyé sur la géodésique qu'il a rencontrée en premier. Il n'a pas tendance à flotter sur le champ gravitationnel qu'il traverse, il fait un peu comme un montagnard, il suit comme un sentier horizontal à flan de montagne pour économiser ses forces. Il ne va pas vers le haut, il ne descend pas non plus.
    Cette explication rend-elle compte de la réalité physique du parcours du photon que l'on pourrait alors dire sans masse parce qu'il passe inaperçu ?
    C'est un sujet rendu difficile parce que les géodésiques dont on parle sont celles de l'espace-temps, et non pas celles de l'espace. Ce sont des lignes dans l'espace-temps, des trajectoires, et non des lignes de l'espace que l'on parcourt. De fait, un satellite en orbite suit une géodésique aussi. Toutes les trajectoires de chute libre sont des géodésiques de l'espace-temps, que ce soit une chute verticale d'un objet qu'on lâche, un satellite en orbite, la Lune ou un rayon lumineux dans le vide. On ne peut pas combiner tout cela en une organisation de l'espace seul.

    L'image de la surface et de l'eau qui dévale sépare l'espace (la surface) et le temps (dévaler), et ne véhicule pas du tout la bonne image.

    Je pense que si on rentre pas dans la géométrie 4D, il est préférable se s'en tenir à une vision newtonienne, impropre mais suffisante. L'espace et le temps sont alors bien plats, les lignes droites sont celles de l'intuition.

    Dans un tel modèle, les photons sont affectés par la gravitation. La contradiction avec leur masse nulle peut être levée en réalisant que c'est l'énergie et la quantité de mouvement qui est source et objet de la gravitation, et non la masse. L'énergie d'un objet dans son référentiel est énorme, mc², ce qui rend négligeable en première approximation toute contribution à la gravitation des autres formes d'énergie, ce qui justifie l'approximation newtonienne consistant à ne considérer que les masses. Le photon n'a pas de masse, mais il a une énergie et une quantité de mouvement: dans son cas l'approximation newtonienne consistant à ne considérer que la masse est évidemment inacceptable. Cette approximation conclurait à l'absence d'effet de la gravitation sur le photon, mais la vision correcte consistant à considérer l'énergie-impulsion restaure la bonne conclusion, qui est que le photon est sensible à la gravitation.

    Autre manière de voir. Une orbite autour du Soleil est une ellipse si la vitesse relative au Soleil est suffisamment faible. Notons qu'une orbite est indépendante de la masse de l'objet qui la suit: elle est entièrement déterminé par un point et la vitesse en ce point, en mécanique newtonienne comme en RG. Au-delà d'une certaine vitesse (dépendant de la distance au Soleil), l'orbite devient une hyperbole: c'est le cas de certaines comètes. Plus la vitesse est grande plus l'hyperbole s'approche d'une droite. Dans le modèle newtonien, l'orbite tend vers une droite quand la vitesse tend vers l'infini. Même dans ce modèle, à la vitesse c on n'aurait pas une droite! Le modèle ne prédit pas la bonne trajectoire pour la lumière (donnée correctement par la Relativité Générale, cela a été un des tests historique de la RG), mais l'idée est la même: la trajectoire des rayons lumineux est simplement l'orbite limite quand la vitesse tend vers c.

    Cordialement,

  21. #16
    PallaPalla

    Re : Particules de masse nulle

    un photon est une particule... oui une onde aussi car c'est la lumière mais ,, entk.


    un photon ''naît'' d'uen source, donc accélère TRES TRES rapidement

    F= ma

    Donc, masse est TRES TRES petite.

  22. #17
    erectous

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par mmy Voir le message
    L'image de la surface et de l'eau qui dévale sépare l'espace (la surface) et le temps (dévaler), et ne véhicule pas du tout la bonne image.
    L'image de l'eau qui dévale la pente n'est qu'une approche pour décrire la trajectoire de la lumière au voisinage d'un champ gravitationnel. La véritable explication se trouve dans le trajet qu'effectue un montagnard à flan de montagne. Voici mon explication qui semble refléter l'observation : Le photon reste appuyé sur la géodésique qu'il a rencontrée en premier. Il fait un peu comme un montagnard, il suit comme un sentier horizontal à flan de montagne pour économiser ses forces. Il ne va pas vers le haut, il ne descend pas non plus.
    Tout se passe comme si le photon fuyait l'effort et le vide en présence d'un champ gravitationnel.
    Je ne suis pas capable de comprendre une géométrie en 4D. Je crois que la dimension temps est inscrite dans le comportement du photon dans l'espace en 3D. Ce comportement serait celui du montagnard économisant ses forces. Pour parler autrement je pourrais dire qu'il répugne à changer de potentiel.

  23. #18
    invité576543
    Invité

    Re : Particules de masse nulle

    Bonjour,

    Citation Envoyé par erectous Voir le message
    Voici mon explication qui semble refléter l'observation : Le photon reste appuyé sur la géodésique qu'il a rencontrée en premier.
    Si on utiliser le terme géodésique, on se met nécessairement dans le cadre de la RG, et la géodésique est en 4D. Alors, tout objet sur laquelle ne s'exerce aucune autre force que la gravitation (ou des forces d'entraînement) "reste appuyé sur la géodésique qu'il a rencontrée en premier", ou plus proprement "suit la géodésique (unique) définie par la vitesse et le point initial". Ca s'applique à un atome ou à la Lune, ça s'applique au photon.

    La différence entre une ligne 4D (une géodésique de l'espace-temps par exemple) et une ligne 3D n'est pas trop difficile à comprendre.

    La vision 3D nous faire percevoir une trajectoire (une orbite par exemple) comme une ligne existant indépendamment du temps et de la vitesse de l'objet qui suit cette ligne. Une ligne 4D, une trajectoire dans l'espace-temps prend en compte aussi le temps et la vitesse. Deux objets suivant la "même" ligne 3D à des instants différents sont sur des trajectoires 4D différentes, et deux objets suivant la même ligne 3D avec des vitesses différentes sont sur des trajectoires 4D différentes.

    Cordialement,

  24. Publicité
  25. #19
    Gwyddon

    Re : Particules de masse nulle

    Citation Envoyé par PallaPalla Voir le message
    un photon est une particule... oui une onde aussi car c'est la lumière mais ,, entk.


    un photon ''naît'' d'uen source, donc accélère TRES TRES rapidement

    F= ma

    Donc, masse est TRES TRES petite.
    Bonsoir,

    Ceci n'est pas correct, notamment le F=ma car par exemple le photon est ultrarelativiste. De plus, le photon n'accélère pas.

    Je vous suggère de relire les discussions à ce sujet sur le forum, vous y trouverez des éléments de réponse.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  26. #20
    erectous

    Re : Particules de masse nulle

    Je crois avoir compris. Le temps est un paramètre supplémentaire. Il ne transgresse pas l'espace, mais apporte une explication au phénomène observé. Mon premier métier était dessinateur industriel, alors la vision 3D ne me fait pas problème. Je pensais qu'un espace à 4D était une abstraction mathématique sans contact avec la réalité. Certains semblent tellement affectionner les développements théoriques qu'ils posent en préalable l'espace-temps sans rapport aux éléments en cause. C'est parce que la matière, avec son champ gravitationnel, et la lumière se rencontrent qu'il y a création de lignes géodésiques et non l'inverse. Un espace théorique absolument vide n'a aucune propriété d'une quelconque trame espace-temps.
    Merci.

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