Durée de vie d'une particule stable?

[invitef657fe61]

Bonjour à tous,

En ayant lu quelques sujet sur le forum, il m'est venu une question que je m'étais posé en lisant un livre parlant de l'univers : Comment se fait-il qu'une particule, atome ou peu être même proton, neutron(je ne sais pas), ait une durée de vie finie, certe qui dépasse l'âge de l'univers (je ne me souviens plus du nombre mais il était gigantesque), mais finie et énorme. Et comment les scientifiques ont pu établire cela? Je n'ais pas trouver grand chose sur le wikipedia, et autre sites internet, qui parle surtout de la durée de vie des atomes qui ont beaucoup d'élément, pas de la durée de vie d'un atome de fer stable par exemple, ou même d'élément plus petit. J'ai des connaissances limités (je termine ma première année d'universitée de math physique chimie), donc si vous pouviez éventuellement essayé de m'expliquer cela sans que sa dépasse trop mes connaissances, sa serait super. Merci par avance de l'intérêt que vous pourrez porter à ma question.
-----

[invite8ef897e4]

Bonjour,

Comment se fait-il qu'une particule, atome ou peu être même proton, neutron(je ne sais pas), ait une durée de vie finie, certe qui dépasse l'âge de l'univers (je ne me souviens plus du nombre mais il était gigantesque), mais finie et énorme. Et comment les scientifiques ont pu établire cela?

Un neutron libre a une duree de vie d'une quinzaine de minutes environ si mes souvenirs ne me font pas defaut. En ce qui concerne le proton, certaines personnes ont essaye de faire des calculs et ont obtenu differents resultats selon leurs hypotheses

• Au sein du modele standard qui est considere comme bien etabli desormais, mais sans doute avec un domaine de validite limite (comme toute theorie physique dont nous disposons jusqu'a present en fait) il semble que le proton ait une duree de vie largement superieure a l'age de l'Univers. En fait, il faudrait que je fouille dans mes papiers, mais je crois que ce genre d'estimation te donne quelque chose comme s, ce qui est un chiffre absurdement enorme, genre fois l'age de l'Univers.
• Au-dela du modele standard, des theories dites de Grande Unification (GUT), certaines estimations font gagner un facteur permettant ainsi d'entrevoir des tests experimentaux. Jusqu'a present, nous avons une limite de l'ordre de s pour la duree de vie du proton. C'est bien superieur a l'age de l'Univers ( s) mais mesurable tout de meme.

Voila pour les chiffres. Peut-etre n'es-tu cependant pas totalement satisfait. Nous n'avons pas etabli qu'une duree de vie est superieure a l'age de l'Univers mais finie. C'est cependant possible. La duree de vie d'une particule n'est pas un chiffre exactement respecte par chaque particule que tu trouves dans la Nature. C'est un parametre de la forme de la distribution des temps de vie des particules dans la Nature. Donc tu prends un enorme paquet de ces particules, tu mesures le temps qu'elles mettent a decroitre, et tu forme un histograme de ces temps, tu trouves une forme (une distribution) dont le parametre est le temps de vie, ce parametre lui-meme peut etre bien plus grand que le temps de ta mesure, pourvu que tu compenses en ayant utilise un tres grand nombre de particules au depart, tu as peut etre observe beaucoup de decroissance tout de meme.

Quelle est la raison pour laquelle on trouve des temps de vie enormes pour le proton lorsqu'on fait des calculs ? Plusieurs raisons... Au-dela du modele standard, il faut faire l'hypothese de l'existence d'une particule tres tres lourde qui vehicule une interaction faisant decroitre le proton. C'est le fait que la masse de cette particule vecteur d'une nouvelle interaction est si grande qui fait que le temps de vie associe est collosal. Au sein meme du modele standard, il s'agit d'un effet tres particulier, non-perturbatif et hyperfin, tres improbable lui-meme si tu veux. D'ailleurs, nombreux sont ceux qui te diront que c'est un artefact de calcul pointant non pas sur une decroissance possible du proton, mais sur un domaine ou le modele n'est plus valide de toute maniere...

En effet, et je voudrais terminer la-dessus, lorsque tu trouves des temps de vie qui sont bien au-dela de tout ce que tu peux concevoir de mesurer, une attitude pragmatique consiste a ne pas attribuer trop de vraisemblance a ce resultat. Il peut etre faux, ou il peut etre vrai, peu importe, personne ne le saura jamais quoi qu'il en soit

[invite64c4b5da]

"En ayant lu quelques sujet sur le forum, il m'est venu une question que je m'étais posé en lisant un livre parlant de l'univers : Comment se fait-il qu'une particule, atome ou peu être même proton, neutron(je ne sais pas), ait une durée de vie finie, certe qui dépasse l'âge de l'univers (je ne me souviens plus du nombre mais il était gigantesque), mais finie et énorme. Et comment les scientifiques ont pu établire cela?"

Je vais repondre a cette derniere partie de la question.
D'abord, les particules ne sont pas comme les hommes. Une duree de vie de 80ans ne signifie pas que la plupart des particules vont vivre 80ans puis toutes mourir vers ces ages la. Pour les particules, la probabilite de se desintegrer ne depend pas de son age comme pour les hommes. Cela entraine que certaines vont vivre 800ans d'autres 8s, mais prises toutes ensemble, en moyenne, elle vivront 80ans.
Mathematiquement cela se traduit par le fait que la probabilite de se desintegrer entre t et t + dt est egale a -lambda*dt.
Donc pour calculer le temps de vie d'une particules, pas la peine d'attendre lambda annees, mieux vaut plutot considerer un tres grand nombre de particules au depart (Navogadro environ 10^23 pour rappel) et regarder combien se sont desintegrees en un an par exemple. Si on n'observe aucune desintegration, on en deduit statistiquement une limite inferieure sur lambda.
Voila ce qui a ete fait avec le proton par exemple.

[invitef657fe61]

merci énormément pour vos réponses, me voilà parfaitement éclairer

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteca4b3353]

Jusqu'a present, nous avons une limite de l'ordre de 10^30 s pour la duree de vie du proton

Il me semble qu'il s'agit de 10^32 années soit 10^39 s environ.

[invite8ef897e4]

Il me semble qu'il s'agit de 10^32 années soit 10^39 s environ.

Tout a fait. Merci pour la correction.

[invite92a76384]

bonsoir,

je m'incruste un peu dans la discussion mais j'ai une petite question, pour ma culture personnelle, qui se rapproche de ce thème, question qui m'est venue d'ailleurs après avoir parcouru ce topic et celui-là, y'en a peut-être d'autres qui en parlent.

on se donne donc aujourd'hui une idée en gros de la durée de vie des particules élémentaires ou autres, atomes, etc.., par exemple 10^26 années pour l'électron, 10^36 pour le proton, bref c'est à dire 'stable' à notre échelle dans la mesure où c'est peut-être plus mais on ne peut encore le déterminer. Mais ma question est : étant donné une entité donnée, peut-on connaître son âge ou son histoire? j'imagine bien qu'elles soient indissociables mais peut-on imaginer qu'un jour on puisse les tracer... ('hop!, on choppe un atome et on lui demande son âge, il répond : y'a 1M d'années j'étais un atome d'hydrogène mais on m'a volé mon électron alors j'ai préféré me désintégrer et chopper un neutrino puis d'autres particules pour devenir l'atome que je suis aujourd'hui...' lol, j'affabule mais c'est pour imager car je n'y connais pas grand chose, je suis juste curieux, et peut-être un peu trop imaginatif lol)

sinon, une autre ch'tite question subsidiaire ms qui s'éloigne un peu du sujet :
a priori, on n'a rien observé qui aurait un âge supérieur à celui de l'univers estimé actuellement, aux incertitudes près. Logique en même temps étant donné les formalismes et mathématiques d'aujourd'hui et autres divergences, singularités, etc.. qui en découlent et qui empêchent de penser autrement nous mettant ainsi dans l'impasse, mais existe-t-il des théories, calculs, certes peut-être plus burlesques, farfelus ou anecdotiques que les modèles admis, qui prévoient l'existence d'objets plus âgés, ou du moins des essais dans ce sens?

voilà, sinon pour ce que je trouvais aussi intéressant dans le sujet "durée de vie d'une particule stable" et aux vues des réponses, c'est que les premiers extraterrestres, c'est nous même, planète inclue

[invitee8d38b33]

Bonjour à Tous,

Je ne sais pas si une réponse à la première question a été réellement donnée ?
La question posée était essentiellement la suivante dans le texte:

"Comment se fait-il qu'une particule, atome ou peu être même proton, neutron(je ne sais pas), ait une durée de vie finie, certe qui dépasse l'âge de l'univers (je ne me souviens plus du nombre mais il était gigantesque), mais finie et énorme. Et comment les scientifiques ont pu établire cela?"

Il y a donc 2 questions, et pour ma part, la 1ière réponse possible aurait dû porter sur "...comment les scientifiques ont pu établire cela?", soit en reformulant:
"La durée de vie d'une particule est-elle calculable à partir de ses caractéristiques ?"

Sur cette question, il me semble que les réponses n'ont pas été tout à faits satisfaisantes, car elles se sont focalisées sur ce qu'est "une durée de vie" de n'importe quelle chose "identifiée" dans l'univers: Un proton, un neutron, un chat, l'humanité,...
Et concernant justement cette notion de "durée de vie", je n'ai pas su détecter d'information sur "l'étalement de cette durée de vie" (comme l'écart-type...). Or, cette étalement représente une donnée foncdemmentale de la notion de "durée de vie", puisque celle-ci est formulée comme le résultat d'un calcul de probabilité !

Mais bon ! Ce n'était pas la question principalement posée, l'auteur indiquant que cette notion de durée de vie avait été comprise. Je cite:

"...Je n'ais pas trouver grand chose sur le wikipedia, et autre sites internet, qui parle surtout de la durée de vie des atomes [qui ont beaucoup d'élément], pas de la durée de vie d'un atome de fer stable par exemple, ou même d'élément plus petit."

En analysant ce texte, je pense que l'égarement des réponses par rapport à la question posée est peut-être en rapport avec la confusion dans la question même.
En effet, "comment être informé sur des "...atomes qui ont beaucoup d'élément...", tout en étant non renseigné sur "la durée de vie d'un atome de fer" ?
il me semble que l'auteur fait une confusion de termes: Que signifient les termes "atome" et "élément" dans la question ?

Et toujours en rapport avec cette confusion, l'auteur (Gunthar) finit par "....ou même d'élément plus petit."

Et je pense que l'on rejoins ici véritablement le questionnement de l'auteur.

Voilà pourquoi je pense que la question à laquelle il faudrait répondre en premier lieu, et face à la questioin posée, pourrait être reformuler comme je l'ai fait au début.

"La durée de vie d'une particule est-elle calculable à partir de ses caractéristiques ?"

Merci à Tous.