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Particule = onde ?



  1. #1
    Novocaine

    Particule = onde ?


    ------

    Bonjour tout le monde,
    j'ai cru comprendre qu'on pouvait associer toutes les particules connues à des ondes de la même façon qu'on associe le photon à une onde. Cependant les ondes ont des propriétés bien connues. Est ce que les éléctrons, par exemple, ont les même propriétés? Par exemple, est ce qu'un éléctron libre produit des interférences?
    Merci pour vos réponses.

    -----

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  3. #2
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Hello,

    En efet un électron peut produire des interférences, on parle d'onde de matière

    L'expérience a été réalisée dans les années 30 (je sais plus exactement quand...) par un physicien (qui a eu le prix Nobel pour ça), dont le père avait déjà eu le prix Nobel en montrant que les électrons sont des particules

    En fait il est plus juste de dire qu'un électron (et plus généralement ce que l'on appelle particule élémentaire) n'est ni une onde, ni un corpuscule, mais un objet physique qui se comporte comme une onde dans certaines situations, comme une particule dans d'autres. C'est ça, la dualité onde-corpuscule.

    EDIT : le physicien en question c'est George Paget Thomson, fils d'un certain Joseph John Thomson
    Dernière modification par Gwyddon ; 23/08/2007 à 16h53.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  4. #3
    invite34596000666

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    L'expérience a été réalisée dans les années 30 (je sais plus exactement quand...) par un physicien (qui a eu le prix Nobel pour ça), dont le père avait déjà eu le prix Nobel en montrant que les électrons sont des particules
    Les repas de famille devaient être mouvementés, si ça discutait science

  5. #4
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par guerom00 Voir le message
    Les repas de famille devaient être mouvementés, si ça discutait science
    J'aurais bien aimé voir ça
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Karibou Blanc

    Re : Particule=onde?

    En fait il est plus juste de dire qu'un électron (et plus généralement ce que l'on appelle particule élémentaire) n'est ni une onde, ni un corpuscule, mais un objet physique qui se comporte comme une onde dans certaines situations, comme une particule dans d'autres. C'est ça, la dualité onde-corpuscule.
    En fait, il est meme encore plus juste de dire que les objets fondamentaux sont des ondes (ce qu'on appelle les champs dans le jargon) et que ces ondes, une fois quantifiées, sont formées de particules, cad de grains (ou d'excitations) élémentaires. En fait, en théorie quantique des champs, il n'y a plus de dualité onde-corpuscule, il n'y a que des champs (les ondes) et des excitations élémentaires de ces derniers (les particules).
    Well, life is tough and then you graduate !

  8. #6
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Je ne sais pas si j'aime dire onde pour champs. Je veux dire je suis bien sûr d'accord avec toi pour dire qu'un électron par exemple c'est l'excitation élémentaire du champ électronique.

    Mais est-ce pour ça que le champ électronique est une onde ? Je ne sais pas en fait

    Je trouve que l'on manque de mot là.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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  10. #7
    Karibou Blanc

    Re : Particule=onde?

    Mais est-ce pour ça que le champ électronique est une onde ? Je ne sais pas en fait
    une onde est une perturbation dans l'espace et le temps de l'état d'un champ.
    Well, life is tough and then you graduate !

  11. #8
    Novocaine

    Re : Particule=onde?

    Malheuresement on est contraint d'étudier ces petites particules à travers certaines facettes que laisse perçevoir certaines expériences mais c'est comme un cylindre qui flotte dans l'air qu'on essaie d'indentifier grâce à la projection de son ombre lorsqu'on l'éclaire : si on l'éclaire d'en haut on perçevera un cercle et on aura donc l'impression que l'objet considéré est un cercle. Par contre, si on éclaire le cylindre sur le coté, on aura l'impression que l'objet est un rectangle. Or, ce n'est ni un cercle, ni un rectangle, c'est un cylindre!

    En ce qui concerne les ondes-matière, c'est assez surprenant au premier abord.
    Donc, si je comprends bien, les éléctrons d'un atome sont aussi des particules-ondes?

    Merci pour vos réponses aufait!

    EDIT:Euh vous avez tous postés vos messages pendant que j'écrivais le mien ...

  12. #9
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    une onde est une perturbation dans l'espace et le temps de l'état d'un champ.
    Bah justement alors, champ et onde ne sont pas la même chose non ?

    Enfin je veux dire c'est toujours comme ça que je l'ai pris, et d'ailleurs tu le confirmes, donc je ne suis pas tout à fait d'accord avec ce que tu dis ici :

    "en fait, il est meme encore plus juste de dire que les objets fondamentaux sont des ondes (ce qu'on appelle les champs dans le jargon) "

    Je trouve plus correct (oui je suis pointilleux ) de dire que

    "les objets fondamentaux sont des champs, dont une perturbation est une onde, et une excitation élémentaire est ce que l'on appelle particule".
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  13. #10
    Karibou Blanc

    Re : Particule=onde?

    "les objets fondamentaux sont des champs, dont une perturbation est une onde, et une excitation élémentaire est ce que l'on appelle particule".
    si tu veux à ce compte la, je remplacerais perturbations par variations.

    Encore une fois, c'est la facon dont on voit les choses en TQC. En mécanique quantique de base, la dualité onde-corpuscule est nécessaire, mais la MQ de base (non deuxièmement quantifiée j'entends) n'étant qu'une version approchée (effective) de la TQC, la dualité onde-corpuscule n'est ni plus ni moins qu'un faux paradoxe qui apparait parce qu'on ne prend pas en compte que les objets fondamentaux sont en fait des champs.
    Dernière modification par Karibou Blanc ; 23/08/2007 à 18h33.
    Well, life is tough and then you graduate !

  14. #11
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Là on est d'accord
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  15. #12
    Garion

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    En fait, il est meme encore plus juste de dire que les objets fondamentaux sont des ondes (ce qu'on appelle les champs dans le jargon) et que ces ondes, une fois quantifiées, sont formées de particules, cad de grains (ou d'excitations) élémentaires. En fait, en théorie quantique des champs, il n'y a plus de dualité onde-corpuscule, il n'y a que des champs (les ondes) et des excitations élémentaires de ces derniers (les particules).
    Les objets fondamentaux sont quand même plus que des ondes, car un photon ou électron après être passé par des fentes de young par exemple se manifeste sous forme d'un impact ponctuel sur le récepteur. Hors, ce n'est pas le cas avec une simple onde. C'est donc un peu plus qu'un problème de quantification, non ?

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  17. #13
    invite34596000666

    Re : Particule=onde?

    Non. L'excitation du champ correspondant devient très localisée dans l'espace. C'est tout.

  18. #14
    Novocaine

    Re : Particule=onde?

    Excusez moi, j'ai du mal à saisir le concept de champ et d'éxcitation élémentaire.. pouvez expliquer de façon simple ?

  19. #15
    Karibou Blanc

    Re : Particule=onde?

    C'est donc un peu plus qu'un problème de quantification, non ?
    non, car par "quantification" on entend pas seulement une discrétisation des choses, mais aussi une dynamique différente (quantique et non plus classique).
    L'onde quantifiée se matérialise sous forme de quanta, dans certains cas, il y en a tellement qu'on a l'illusion qu'il s'agit d'une onde continue et présente partout en meme temps, mais c'est simplement du au fait que pour un tres grand nombre de quanta l'onde se comporte comme une onde classique.
    Well, life is tough and then you graduate !

  20. #16
    invité576543
    Invité

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par guerom00 Voir le message
    Non. L'excitation du champ correspondant devient très localisée dans l'espace. C'est tout.
    "c'est tout" est un peu sous-estimer la difficulté.

    Sauf erreur de ma part, ce "devient" cache la réduction de la fonction d'onde, qui n'est pas un point simple de la théorie.

    J'ai tendance d'ailleurs à voir une relation entre la réduction de la fonction d'onde et la vision "corpuscule".

    Cordialement,

  21. #17
    Barmecides

    Re : Particule=onde?

    Comme il a deja ete dit, la dualite onde-corpuscule est historique car lors des premieres experiences on observait tantot un caractere ondulatoire, tantot un caractere corpusculaire et on ne comprennait pas bien comment integrer ca dans un formalisme unique.
    Si l'on accepte le formalisme quantique, cette dualite n'a plus lieu. La particule (ou le systeme) se comporte comme un vecteur d'etat (mieux adapte que le mot onde) tant qu'on ne la mesure pas. C'est lors de la mesure et uniquement lors de la mesure que le caractere corpusculaire se manifeste par le phenomene de reduction du paquet d'onde. Neanmoins, comme le dit mmy, l'interpretation physique de ce phenomene est loin d'etre evidente car il necessite l'acceptation d'une approche probabiliste de la physique.

  22. #18
    Novocaine

    Re : Particule=onde?

    Excusez moi mais je n'ai pas tout saisi. Les objets fondamentaux comme vous dites sont donc des ondes-corpuscules. Mais dans le cas d'un atome, par exemple, on peut considérer que les nucléons sont des corpuscules non? ou bien c'est faux? Et les éléctrons?

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  24. #19
    invite54165721

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Excusez moi, j'ai du mal à saisir le concept de champ et d'éxcitation élémentaire.. pouvez expliquer de façon simple ?
    Bonjour,

    La question de Novocaine mériterait une réponse.
    Certaines expressions (excitations,modes,champs) font partie d'une communication entre personnes travaillant dans un même milieu.
    Ils n'étaient pas de mode l'orsque j'étais étudiant!

    Quelle est la traduction de ces notions en termes de vide,de vecteurs dans l'espace de Fock, de nombre d'occupation etc (pour ces champs, ondes, excitations)?

    merci donc pour les tous jeunes et les tous vieux.

    Dans le jargon, on aime bien également le mot secteur. Il me semble avoir compris qu'il se réfère à une partie du lagrangien ou apparaissent certans types de particules. à confirmer

  25. #20
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Justement les nucléons sont aussi fondamentalement des objets quantiques, ce sont comme le dit Barmecides des vecteurs d'états, des "quantons" si on adopte le néologisme de Levy-Leblond (néologisme que j'aime beaucoup)
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  26. #21
    ClairEsprit

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    "les objets fondamentaux sont des champs, dont une perturbation est une onde, et une excitation élémentaire est ce que l'on appelle particule".
    Moi aussi je m'interroge sur cette terminologie. Il doit manquer un mot ou deux. Un champ, d'accord, mais un champ de quoi ? Un champ de pomme de terres ? Un champ électromagnétique ? Si par exemple je considère un électron, je suppose qu'il faut une" excitation élémentaire" d'énergie correspondant à deux fois la masse de l'électron pour créer une paire électron positron à partir du vide. Mais pourquoi l'excitation aurait été choisie de cet ordre, pile sur deux fois la masse de l'électron ? Quel sens donner à "élémentaire" dans ce cas ? Est-ce toujours un multiple de h fois un coefficient donné à priori ? Je crois savoir qu'il n'existe pas encore de théorie satisfaisante pour expliquer les masses des particules élementaires autrement que comme des nombres donnés à priori.

  27. #22
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Un champ électronique pour un électron, un champ électromagnétique pour un photon, etc...
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  28. #23
    invite54165721

    Re : Particule=onde?

    Bonsoir,

    L'expression "un électron est une excitation du champ électronique" me choque un peu. En effet, en physique le mot excitation est surtout réservé à des transitions temporaires avec un retour à l'état de départ. Comme les électrons sont stables...

  29. #24
    gatsu

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Bonsoir,

    L'expression "un électron est une excitation du champ électronique" me choque un peu. En effet, en physique le mot excitation est surtout réservé à des transitions temporaires avec un retour à l'état de départ. Comme les électrons sont stables...
    La terminologie excitation peut venir du fait que l'on décompose le champ libre en modes sinusoidaux complexes auquels on associe la création ou l'anihilation d'une particule d'impulsion proportionnelle au vecteur d'onde du mode et d'energie proportionnelle à la fréquence du mode. Ces modes étant oscillants, on peut les appeler modes d'excitations ("vibratoire") du champ.

    Une autre façon de voir est de considérer le champ comme un système quantique banal et de dire que le vide correspond au fondamental de ce système, dans ce cas si il y a création d'une particule, le champ dans son ensemble est dans un état excité par rapport au vide; une particule constitue donc une excitation du champ.

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  31. #25
    Gwyddon

    Re : Particule=onde?

    Hello,

    C'est d'ailleurs dans la seconde version que ça se comprend le mieux, car en plus on introduit la définition opérationnelle du vide en physique actuelle.

    gatsu, toujours là quand il faut
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  32. #26
    Barmecides

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Excusez moi mais je n'ai pas tout saisi. Les objets fondamentaux comme vous dites sont donc des ondes-corpuscules.
    Justement, je pense que l'on caricature trop souvent le formalisme quantique a la dualite onde-corpuscule. Avec le principe d'Heisenberg, c'est probablement l'une des deux choses que l'on site le plus courrament (et que l'on interprete incorrectement assez souvent).
    Dans le formalisme quantique, on admet que les objets de base sont des vecteurs d'etat dans un espace particulier dit de Hilbert. Le probleme est que ce nouvel espace n'a rien a voir avec notre espace-temps (sensible) quotidien. Donc on cherche a se rattacher a des notions de type corpuscule (la boule de billard) ou onde (la pierre dans l'eau) alors que les vecteurs d'etat vivent dans un espace radicalement different.
    Suite a l'unification de la theorie quantique et la relativite restreintre, la theorie quantique des champs dut etre introduite. Pour schematiser, dans cette theorie, les particules sont crees (ou detruites) a partir d'operateurs de creation (resp d'annihilation) agissant sur un vecteur d'etat |0> dit vide.
    L'un des problemes de cette theorie est que les nouveaux operateurs de creation et d'annihilation ne commutent pas avec l'Hamiltonien et ne sont donc pas des observables, mais c'est une autre histoire...

  33. #27
    Novocaine

    Re : Particule=onde?

    Merci Barmecides! Les autres ont ignoré la question.. Je comprends un peu mieux
    Mais pourquoi l'espace des vecteurs d'états est il si différent?

  34. #28
    gatsu

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Merci Barmecides! Les autres ont ignoré la question.. Je comprends un peu mieux
    Mais pourquoi l'espace des vecteurs d'états est il si différent?
    On n'a pas ignoré la question. On a juste essayé d'expliquer d'où venait le comportement ondulatoire dans le formalisme de la théorie quantique des champs. Alors après ce n'est peut être pas très clair mais c'était le but à l'origine .

  35. #29
    Thwarn

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    L'un des problemes de cette theorie est que les nouveaux operateurs de creation et d'annihilation ne commutent pas avec l'Hamiltonien et ne sont donc pas des observables, mais c'est une autre histoire...
    Quelqu'un pourrait m'expliquer en quoi le fait que ces opérateurs ne commutent pas avec H fait que ce ne sont pas des observables?
    Pour moi, cela veut juste dire qu'on ne peut pas les diagonaliser dans la meme base...


    Et une autre question pour la route:
    La terminologie excitation peut venir du fait que l'on décompose le champ libre en modes sinusoidaux complexes auquels on associe la création ou l'anihilation d'une particule d'impulsion proportionnelle au vecteur d'onde du mode et d'energie proportionnelle à la fréquence du mode. Ces modes étant oscillants, on peut les appeler modes d'excitations ("vibratoire") du champ.
    Quelqu'un connaitrait la demonstration (ou alors où la trouver) qu'on peut toujours décomposer un champs comme une somme d'oscillateurs harmoniques?
    J'en ai deja entendu parler pour la quantification de l'EM, et cela m'intrigue.

    Merci,

  36. #30
    yahou

    Re : Particule=onde?

    Citation Envoyé par Thwarn Voir le message
    Quelqu'un pourrait m'expliquer en quoi le fait que ces opérateurs ne commutent pas avec H fait que ce ne sont pas des observables?
    Pour moi, cela veut juste dire qu'on ne peut pas les diagonaliser dans la meme base...
    Les opérateurs création et annihilation ne sont effectivement pas des observables, mais c'est parce qu'ils ne sont pas hermitiens.
    Those who believe in telekinetics, raise my hand (Kurt Vonnegut)

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