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Spin de l'électron, droite ou gauche ?



  1. #1
    bschaeffer

    Spin de l'électron, droite ou gauche ?


    ------

    Il paraîtrait qu'il y aurait des électrons de droite et de gauche, c'est-à-dire de spins tournant dans le sens d'un tire-bouchon ou en sens inverse, de la même façon qu'il y a des cristaux lévogyres et dextrogyres.
    Quelqu'un a-t-il des renseignements à ce sujet?

    -----
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

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  3. #2
    Seirios

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Bonjour,

    Il me semble qu'il s'agit de l'hélicité. Lorsque la direction du spin est identique à la direction du mouvement de la particule, la particule possède une hélicité droite (et gauche dans le cas échéant).
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  4. #3
    Barmecides

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    Il paraîtrait qu'il y aurait des électrons de droite et de gauche, c'est-à-dire de spins tournant dans le sens d'un tire-bouchon ou en sens inverse, de la même façon qu'il y a des cristaux lévogyres et dextrogyres.
    Quelqu'un a-t-il des renseignements à ce sujet?
    Quels type de renseignements ?
    Tous les constituants de la matiere, appeles fermions, peuvent etre decomposes en helicite gauche ou droite (on parle de chiralite). Comme l'a fort bien dit Phys2, l'helicite est liee au spin de la particule, propriete intrinseque a la particule comme sa masse. Si l'on decompose ainsi les particules elementaires en deux types d'helicite, c'est du en particulier au fait qu'elles interagissent differement suivant leur helicite.

  5. #4
    Seirios

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    c'est du en particulier au fait qu'elles interagissent differement suivant leur helicite.
    Serait-il possible d'approfondir ces différences ? Parce que je connais les différences en considérant la force nucléaire faible, mais y en a-t-il d'autre ? (certainement, mais comme je ne les connais pas...)
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    mach3
    Modérateur

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Serait-il possible d'approfondir ces différences ?
    ne tire-t-on pas parti de ces différences en spin-tronique?? j'avais vu le principe de magnétorésistance en dea : des matériaux qui offre une résistance différente au passage d'electrons selon leur spin.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  8. #6
    gatsu

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Bonjour,

    Il me semble qu'il s'agit de l'hélicité. Lorsque la direction du spin est identique à la direction du mouvement de la particule, la particule possède une hélicité droite (et gauche dans le cas échéant).
    Je crois que l'helicité et la chiralité sont deux choses differentes, il ne faut donc pas les confondre. Ca fait quelques mois que je n'ai pas fais ça donc ce n'est pas très frais mais l'helicité correspond effectivement à la projection du spin d'une particule sur son impulsion (qui est simplement l'axe de quantification naturel pour une particule libre) alors que la chiralité est une propriété totalement intrinsèque à la particule et qui est indépendante de son impulsion par exemple. En outre elles sont chacune définies via des opérateurs complétement différents.

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  10. #7
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Il paraîtrait qu'il y aurait des électrons de droite et de gauche
    lol, cool de la politique particulaire
    Il me semble qu'il s'agit de l'hélicité
    Tous les constituants de la matiere, appeles fermions, peuvent etre decomposes en helicite gauche ou droite (on parle de chiralite)
    hélas, non. Hélicité et chiralité ne sont pas des choses identiques.

    L'hélicité est en effet la projection du spin le long de la direction du mouvement (du vecteur impulsion) de la particule.
    La chiralité, elle, fait référence aux différentes représentations spinorielles (fermioniques) du groupe de Lorentz. Je rappelle qu'un fermion (de Dirac) est une représentation du groupe de recouvrement du groupe de Lorentz : SL(2,C) isomorphe à SU(2)xSU(2). On remarque ainsi qu'un fermion de Dirac est une représentation réductible, et qu'on peut construire des fermions irréductibles (dit de Weyl) en une représentation triviale (identité) pour un des SU(2) et 1/2 pour l'autre. Un tel fermion est définie par une grandeur qu'on appelle chiralité et qui fait référence au SU(2) qu'il représente. (désolé, c'est pas intuitif les fermions...)

    C'est la chiralité qui distingue si une particule interagit via l'interaction faible ou non. et non l'hélicité.

    Au passage l'hélicité est associée au mouvement, et non la chiralité, qui peut être définie dans un référentiel au repos. Encore au passage, formellement un photon n'a pas spin. Car il faut pouvoir se placer dans un réf au repos pour définir le spin en relativité. Ainsi une particule de masse nulle n'a pas de spin, mais a en revanche toujours une hélicité (puisque toujours en mouvement).
    Well, life is tough and then you graduate !

  11. #8
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    ne tire-t-on pas parti de ces différences en spin-tronique?? j'avais vu le principe de magnétorésistance en dea : des matériaux qui offre une résistance différente au passage d'electrons selon leur spin.
    Il s'agit de quelquechose de différent. Ce à quoi tu fais référence correspond à des valeurs différents de la projection du spin sur un axe donné (très probablement).
    Well, life is tough and then you graduate !

  12. #9
    Seirios

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    C'est la chiralité qui distingue si une particule interagit via l'interaction faible ou non. et non l'hélicité.
    Pourtant j'ai trouvé ceci dans un ouvrage :

    Citation Envoyé par Howad Georgi, Les particules élémentaires
    Il est nécessaire de distinguer les deux états d'hélicité possibles d'une particule car les interactions faibles n'ont pas la même action sur les composantes d'hélicité droite et gauche d'une particule.
    Est-ce faux ?

    Encore au passage, formellement un photon n'a pas spin. Car il faut pouvoir se placer dans un réf au repos pour définir le spin en relativité. Ainsi une particule de masse nulle n'a pas de spin, mais a en revanche toujours une hélicité (puisque toujours en mouvement).
    J'ai du mal à voir comment une particule pourrait ne pas avoir de spin tout en ayant une hélicité...Puisque l'hélicité est, par définition, la projection du spin sur la direction de déplacement...
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  13. #10
    bschaeffer

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Pourtant j'ai trouvé ceci dans un ouvrage :



    Est-ce faux ?



    J'ai du mal à voir comment une particule pourrait ne pas avoir de spin tout en ayant une hélicité...Puisque l'hélicité est, par définition, la projection du spin sur la direction de déplacement...
    Ce serait intéressant de connaître les méthodes expérimentales qui mettent en évidence les deux sortes d'électrons (ou d'autres particules).
    Dernière modification par bschaeffer ; 29/08/2007 à 09h37. Motif: complément
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

  14. #11
    Barmecides

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Je crois que l'helicité et la chiralité sont deux choses differentes, il ne faut donc pas les confondre. Ca fait quelques mois que je n'ai pas fais ça donc ce n'est pas très frais mais l'helicité correspond effectivement à la projection du spin d'une particule sur son impulsion (qui est simplement l'axe de quantification naturel pour une particule libre) alors que la chiralité est une propriété totalement intrinsèque à la particule et qui est indépendante de son impulsion par exemple. En outre elles sont chacune définies via des opérateurs complétement différents.
    C'est ca qui est bien avec ces forums, chaque que l'on dit une betise on est rapidement corrige !
    Il en reste neanmoins que l'on ne peut pas dire que chiralite et helicite ne sont pas lies.

    Primo, quelque chose est dit chiral s'il ne peut pas etre superpose a son image dans un miroir (operation de parite).

    L'helicite qui est la projection du spin sur l'impulsion n'est pas invariante de lorentz lorsque la particule est massive (mais l'est si la particule est sans masse). Par contre l'helicite est mesurable.

    La chiralite des fermions de Dirac est elle liee a l'operateur . On peut decomposer chaque bi-spinneur de Dirac en deux parties et qui sont etats propres de . La chiralite est invariante de Lorentz, mais n'est pas observable ( ne commute pas avec l'hamiltonien). L'interation faible ne se couple qu'aux etats de chiralite gauche.
    Par contre, on peut facilement montrer que pour des fermions sans masse, et sont etats propres d'helicite (equations de Weyl). Donc pour des fermions sans masse, la chiralite est mesurable !

    Initialement, on observait (indirectement) uniquement des neutrinos d'helicite gauche ce qui a mis en evidence la violation de Parite par l'interaction faible. Je suppose que c'est grace au lien entre helicite et chiralite que l'on est arrive a la violation de parite par l'interaction faible.
    Maintenant on sait que les neutrinos ont une masse, mais je n'ai aucune idee dans quelle mesure cela change tout ces resultats (comment observer une helicite droite vu la si faible masse du neutrino ?).

  15. #12
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Est-ce faux ?
    dans l'absolue, oui. Mais il reste vrai que dans la plupart des cas, l'hélicité et la chiralité sont identiques (cad les deux sont droites ou gauches, souvent en meme temps).
    J'ai du mal à voir comment une particule pourrait ne pas avoir de spin tout en ayant une hélicité...Puisque l'hélicité est, par définition, la projection du spin sur la direction de déplacement...
    C'est simple. cette définition n'est vrai que si la particule a un spin. Dans le cas d'une particule de masse nulle, l'hélicité requiert une définition plus générale que celle de la projection d'un spin (puisqu'il n'y a pas de spin dans ce cas). Tout ceci est clair lorsqu'on étudie les représentations du groupe de Lorentz (ou Poincaré avec les translations), maintenant à expliquer, c'est une autre histoire.

    Ce serait intéressant de connaître les méthodes expérimentales qui mettent en évidence les deux sortes d'électrons (ou d'autres particules).
    C'est simple aussi, tout processus impliquant l'interaction faible distingue les deux. Mais comme par définition cette interaction est faible, la différence est tres tres minime voire completement négligeable pour beaucoup de branches de la physique (la physique atomique notamment pour faire le lien avec la magnéto-résistance géante).

    Une autre subtilité est qu'un fermion (chargé) massif ne peut etre qu'un fermion de Dirac, cad un assemblage des deux chiralités, qui ne sont donc plus indépendantes dans ce cas.
    Well, life is tough and then you graduate !

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  17. #13
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    L'helicite qui est la projection du spin sur l'impulsion n'est pas invariante de lorentz lorsque la particule est massive (mais l'est si la particule est sans masse). Par contre l'helicite est mesurable.

    La chiralite des fermions de Dirac est elle liee a l'operateur . On peut decomposer chaque bi-spinneur de Dirac en deux parties et qui sont etats propres de . La chiralite est invariante de Lorentz, mais n'est pas observable ( ne commute pas avec l'hamiltonien). L'interation faible ne se couple qu'aux etats de chiralite gauche.
    Par contre, on peut facilement montrer que pour des fermions sans masse, et sont etats propres d'helicite (equations de Weyl). Donc pour des fermions sans masse, la chiralite est mesurable !
    Exactement.
    Well, life is tough and then you graduate !

  18. #14
    gatsu

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    C'est ca qui est bien avec ces forums, chaque que l'on dit une betise on est rapidement corrige !
    Il en reste neanmoins que l'on ne peut pas dire que chiralite et helicite ne sont pas lies.

    Primo, quelque chose est dit chiral s'il ne peut pas etre superpose a son image dans un miroir (operation de parite).

    L'helicite qui est la projection du spin sur l'impulsion n'est pas invariante de lorentz lorsque la particule est massive (mais l'est si la particule est sans masse). Par contre l'helicite est mesurable.

    La chiralite des fermions de Dirac est elle liee a l'operateur . On peut decomposer chaque bi-spinneur de Dirac en deux parties et qui sont etats propres de . La chiralite est invariante de Lorentz, mais n'est pas observable ( ne commute pas avec l'hamiltonien). L'interation faible ne se couple qu'aux etats de chiralite gauche.
    Par contre, on peut facilement montrer que pour des fermions sans masse, et sont etats propres d'helicite (equations de Weyl). Donc pour des fermions sans masse, la chiralite est mesurable !

    Initialement, on observait (indirectement) uniquement des neutrinos d'helicite gauche ce qui a mis en evidence la violation de Parite par l'interaction faible. Je suppose que c'est grace au lien entre helicite et chiralite que l'on est arrive a la violation de parite par l'interaction faible.
    Maintenant on sait que les neutrinos ont une masse, mais je n'ai aucune idee dans quelle mesure cela change tout ces resultats (comment observer une helicite droite vu la si faible masse du neutrino ?).
    Merci bien pour la précision .

  19. #15
    curieuxdenature

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Salut à tous
    Citation Envoyé par barmecides
    Maintenant on sait que les neutrinos ont une masse, mais je n'ai aucune idee dans quelle mesure cela change tout ces resultats (comment observer une helicite droite vu la si faible masse du neutrino ?).
    http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/cobalt60.html

    j'ai lu par ailleurs que TOUS les electrons, dans cette expérience, sont bien éjectés du côté opposé, si certains ne le sont pas, c'est uniquement parce que tous les atomes de Co60 ne sont pas parfaitement alignés par le champ magnétique.
    De fait, tous les antineutrinos de toutes les désintégrations béta seraient exclusivement d'hélicité droite. Si les électrons peuvent par ailleurs être des 2 spins, par contre ce n'est pas le cas des neutrinos. Étonnant, n'est-ce pas ?
    L'electronique, c'est fantastique.

  20. #16
    Barmecides

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par curieuxdenature Voir le message
    j'ai lu par ailleurs que TOUS les electrons, dans cette expérience, sont bien éjectés du côté opposé, si certains ne le sont pas, c'est uniquement parce que tous les atomes de Co60 ne sont pas parfaitement alignés par le champ magnétique.
    De fait, tous les antineutrinos de toutes les désintégrations béta seraient exclusivement d'hélicité droite. Si les électrons peuvent par ailleurs être des 2 spins, par contre ce n'est pas le cas des neutrinos. Étonnant, n'est-ce pas ?
    Oui mais cette experience realisee en 54 supposait alors un neutrino de masse nul.
    Ce que je me demande c'est si le neutrino a une masse, alors les etats propres de chiralite ne sont plus etats propres d'helicite. Donc en theorie nous devrions observer un melange d'helicite gauche et droite puisque tous les neutrinos sont initialement crees avec une chiralite gauche. Reste a connaitre les proportions de ce melange compte tenu de la masse infime du neutrino (quasi etat propre) ?

  21. #17
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Ce que je me demande c'est si le neutrino a une masse, alors les etats propres de chiralite ne sont plus etats propres d'helicite. Donc en theorie nous devrions observer un melange d'helicite gauche et droite puisque tous les neutrinos sont initialement crees avec une chiralite gauche. Reste a connaitre les proportions de ce melange compte tenu de la masse infime du neutrino (quasi etat propre) ?
    C'est sans compter qu'un neutrino massif étant un fermion neutre (electriquement), il peut n'exister qu'une chiralité gauche, et n'être qu'un fermion de Majorana.
    Well, life is tough and then you graduate !

  22. #18
    Anacarsis_47

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    petite remarque en passant, malgré la notion et l'image de spin un électron ne tourne pas véritablement autour de lui-même. C'est une image classique qui ne tient pas pour une particule comme l'électron. En considérant la conservation du moment cinétique, on arrive au résultat qu'il tournerait autour de lui-même à une vitesse supérieure à celle de la lumière....
    pour un calcul de cela voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Spin

    ++

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  24. #19
    Gwyddon

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    Une autre subtilité est qu'un fermion (chargé) massif ne peut etre qu'un fermion de Dirac, cad un assemblage des deux chiralités, qui ne sont donc plus indépendantes dans ce cas.
    Hello,

    Je pense qu'insister sur le "chargé" est important dans ta remarque, puisque par exemple les neutralinos sont des fermions massifs mais de Majorana et non de Dirac.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  25. #20
    Karibou Blanc

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Hello,

    Je pense qu'insister sur le "chargé" est important dans ta remarque, puisque par exemple les neutralinos sont des fermions massifs mais de Majorana et non de Dirac.
    Oui tu as tout à fait raison. Mais je ne voulais pas relancer la confusion. Pour un fermion massif on a toujours le choix entre deux types Dirac ou Majorana. Si le fermion est chargé, l'invariance de jauge U(1) interdit le type Majorana, mais pour un fermion neutre, les deux sont toujours possibles. Et un fermion de Majorana n'a qu'une seule chiralité.
    Well, life is tough and then you graduate !

  26. #21
    Gwyddon

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    Oui tu as tout à fait raison. Mais je ne voulais pas relancer la confusion.
    C'est vrai désolé

    Et un fermion de Majorana n'a qu'une seule chiralité.
    Oui c'est pour ça que je relevais
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  27. #22
    bschaeffer

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par Anacarsis_47 Voir le message
    petite remarque en passant, malgré la notion et l'image de spin un électron ne tourne pas véritablement autour de lui-même. C'est une image classique qui ne tient pas pour une particule comme l'électron. En considérant la conservation du moment cinétique, on arrive au résultat qu'il tournerait autour de lui-même à une vitesse supérieure à celle de la lumière....
    pour un calcul de cela voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Spin

    ++
    Le calcul semble avoir été fait sans tenir compte de la variation de la masse avec la vitesse, c'est-à-dire que le calcul est "classique" et non relativiste".
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

  28. #23
    mach3
    Modérateur

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Le calcul semble avoir été fait sans tenir compte de la variation de la masse avec la vitesse
    si on considère que la masse est , oui, mais c'est assez mal vu de considérer cette grandeur comme masse à ce que j'ai souvent vu (l'inertie augmente mais la masse en fait)

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  29. #24
    bschaeffer

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    si on considère que la masse est , oui, mais c'est assez mal vu de considérer cette grandeur comme masse à ce que j'ai souvent vu (l'inertie augmente mais la masse en fait)

    m@ch3
    C'est une mode.

    Mais alors est fausse. Sans doute qu'Einstein s'est trompé…
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

  30. Publicité
  31. #25
    Bigadin

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    C'est une mode.

    Mais alors est fausse. Sans doute qu'Einstein s'est trompé…
    la formule est comme gamma vaut 1 quand on observe une particule au repos, il y a pas de problèmes avec Einstein.
    Dernière modification par Bigadin ; 30/08/2007 à 15h05.

  32. #26
    mach3
    Modérateur

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    Mais alors est fausse. Sans doute qu'Einstein s'est trompé…
    non, c'est juste que E=mc² c'est du condensé pour impressioner devant les gens qui connaissent rien en relativité et qui d'ailleurs n'entravent rien à ce que signifie cette formule.

    la bonne formule étant :

    avec

    qui se simplifie en pour une particule de masse m0 au repos.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  33. #27
    PopolAuQuébec

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    Le calcul semble avoir été fait sans tenir compte de la variation de la masse avec la vitesse, c'est-à-dire que le calcul est "classique" et non relativiste".
    Tout à fait exact et on peut exprimer la chose sans faire référence à la controversée expression "masse relativiste"

    En effet, le moment cinétique relativiste est :



    avec :



    On peut alors avoir un moment cinétique aussi élevé que l'on veut, sans jamais atteindre la vitesse de la lumière.

  34. #28
    bschaeffer

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par Bigadin Voir le message
    la formule est comme gamma vaut 0 quand on observe une particule au repos, il y a pas de problèmes avec Einstein.
    Non on a

    Au repos on a donc
    Moi j'évite ces quiproquos en utilisant pour la masse au repos et, éventuellement pour la masse en mouvement relativiste.

    En tous cas le problème de la rotation de l'électron à une vitesse supérieure à celle de la lumière et, donc, du spin n'est pas résolu.
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

  35. #29
    Thwarn

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    En tous cas le problème de la rotation de l'électron à une vitesse supérieure à celle de la lumière et, donc, du spin n'est pas résolu.
    Si si, il a été résolu:
    Le spin n'est pas un moment cinétique de "rotation de l'electron sur lui-meme", mais un moment cinetique intrinseque, qui n'a pas d'equivalence classique.
    (c'est justement à cause de ce probleme qu'on a laissé tomber l'histoire de rotation et qu'on ne la garde que pour la vulgarisation).

  36. #30
    Bigadin

    Re : Spin de l'électron, droite ou gauche ?

    Citation Envoyé par bschaeffer Voir le message
    Non on a

    Au repos on a donc
    Moi j'évite ces quiproquos en utilisant pour la masse au repos et, éventuellement pour la masse en mouvement relativiste.

    En tous cas le problème de la rotation de l'électron à une vitesse supérieure à celle de la lumière et, donc, du spin n'est pas résolu.
    J'ai corrigé l'erreur dans mon post.
    Et Thwarm a parfaitement raison : le spin est interpreté comme étant une propriété fondamentale d'une particule, au même titre que la masse, la charge électrique,...

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