Masse relativiste

[invite0e921a26]

Dans la FAQ du forum, le message #8 (http://forums.futura-sciences.com/post321709-8.html) explique que contrairement à une idée reçue la masse ne varie pas avec la vitesse, et que dans les formules il vaut mieux appliquer le coefficient multiplicateur à la quantité de mouvement qu'à la masse. Il y a aussi un fil assez copieux (http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=16098) à ce sujet.

Mais dans le Cours de physique de Feynman, qui considère que la masse est variable, on trouve une expérience de pensée difficile à expliquer autrement : c'est un choc mou entre particules relativistes.
Soit une particule de masse au repos qui se déplace horizontalement à une vitesse non négligeable devant . Sa quantité de mouvement horizontale est avec sensiblement plus grand que . Si une seconde particule de même masse se déplace vers elle à la même vitesse mais en direction opposée, et qu'en se percutant elles fusionnent en une grosse particule (au repos) de masse , combien vaut cette masse ?
Le Feynman se place dans un référentiel animé, par rapport au centre de masse des deux particules, d'une vitesse verticale négligeable devant . Dans ce référentiel, la vitesse verticale des particules avant et après le choc vaut , et la conservation de la quantité de mouvement verticale des particules (avant le choc = après le choc) s'écrit , soit : à cause de la conservation de la quantité de mouvement, le facteur multiplicatif est conservé pendant le choc.

Au final, la masse issue de la fusion de deux particules accélérées est plus importante que leur masse au repos, alors même qu'elles se retrouvent au repos après la fusion. Quelqu'un peut-il expliquer cette expérience avec des masses invariantes ?
-----

[invitea29d1598]

Quelqu'un peut-il expliquer cette expérience avec des masses invariantes ?

ma question à moi est : qu'est-ce qui est, selon toi, inexplicable ici avec les masses invariantes ?

tu as 2 particules de même énergie mais d'impulsions opposées... elles restent scotchées, et donc par conservation de l'énergie et de l'impulsion le truc final a une impulsion nulle et conséquemment juste une énergie au repos qui est donc aussi égale à sa masse.

quand on dit qu'il faut "éviter" les masses relativistes, ce qu'on veut dire le plus souvent c'est que là où cette expression est employée, il est préférable de parler d'énergie (ce qui est correct) pour éviter de s'embrouiller...

[juliendusud]

Dans la FAQ du forum, le message #8 (http://forums.futura-sciences.com/post321709-8.html) explique que contrairement à une idée reçue la masse ne varie pas avec la vitesse, et que dans les formules il vaut mieux appliquer le coefficient multiplicateur à la quantité de mouvement qu'à la masse. Il y a aussi un fil assez copieux (http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=16098) à ce sujet.

Mais dans le Cours de physique de Feynman, qui considère que la masse est variable, on trouve une expérience de pensée difficile à expliquer autrement : c'est un choc mou entre particules relativistes.
Soit une particule de masse au repos qui se déplace horizontalement à une vitesse non négligeable devant . Sa quantité de mouvement horizontale est avec sensiblement plus grand que . Si une seconde particule de même masse se déplace vers elle à la même vitesse mais en direction opposée, et qu'en se percutant elles fusionnent en une grosse particule (au repos) de masse , combien vaut cette masse ?
Le Feynman se place dans un référentiel animé, par rapport au centre de masse des deux particules, d'une vitesse verticale négligeable devant . Dans ce référentiel, la vitesse verticale des particules avant et après le choc vaut , et la conservation de la quantité de mouvement verticale des particules (avant le choc = après le choc) s'écrit , soit : à cause de la conservation de la quantité de mouvement, le facteur multiplicatif est conservé pendant le choc.

Au final, la masse issue de la fusion de deux particules accélérées est plus importante que leur masse au repos, alors même qu'elles se retrouvent au repos après la fusion. Quelqu'un peut-il expliquer cette expérience avec des masses invariantes ?

C'est juste une question de sémantique. Pour des raisons historiques et surtout esthétiques il a été décidé que la masse d'un objet est une grandeur scalaire invariante. Tant qu'on a affaire à un système composé d'une seule particule, la séparation entre masse et inertie est assez intuitive.
La masse de laparticule c'est m, et son inertie c'est .
Si on a affaire à un système composé de N particules en mouvement (sans intéractions), sa masse c'est la somme des masses de toutes les particules + l'énergie cinétique totale / c^2. Conséquence amusante : un système qui a une masse n'est pas nécessairement constitué de particules massives!
Exemple : 2 photons de même énergie E émis dans deux directions opposées constitue un système ayant une masse totale non nulle = 2E/c^2.
Avec l'ancienne définition de la masse, la masse du système c'était tout simplement la somme des constituants.
Maintenant si tu considères des particules qui intéragissent entre elles (çad qu'il existe une énergie d'intéraction) quelle que soit la définition de la masse que tu considères tu as le résultat suivant : la masse totale du système n'est jamais la somme des masses de ses constituants. Dans ce cas on va avoir, masse du système = (ce que j'ai écrit précedemment) ... + somme des énergies potentielles/c^2. Et là par contre on est plus du tout dans la sémantique (domaine qui ne nous apprend pas grand chose sur la nature des choses finalement) mais dans la physique concrête => défaut de masse => énergie atomique...

[hterrolle]

bonsoir,

se que jarrive a comprendre de tout cela. c'est que lors du choc ont additione l'energie cinetique du mouvement.

avant mouvement la masse = 1 et energie 1 si tu l'accelere sa masse = 1 est son energie disont = 2 (Masse energie + energie cinétique). Si les 2 masses fusionne en une particule ont aura une masse 2 et energie 4.

C'est qui impose que l'enegie ait une masse, mais pas que masse en tant qu'objet solide,ayant une certaine consistance,volume ?

un bon example. tu as une brique qui te tombe sur le pied de 1 metre de hauteur et de 10 metre de hauteur. Demande a ton pied apres le choc du te dire quelle etait la masse de la brique. et tu verra qu'a partir d'un certaine vitesse cette brique peut se transformer en veritable météorite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0e921a26]

ma question à moi est : qu'est-ce qui est, selon toi, inexplicable ici avec les masses invariantes ?

Je prends deux particules, je les pèse, je les jette l'une contre l'autre, je les décolle, je les repèse. Si la masse des particules est invariante, je m'attends à retrouver la même chose qu'au départ, mais il se trouve qu'après la collision elles pèsent plus lourd qu'au début.

quand on dit qu'il faut "éviter" les masses relativistes, ce qu'on veut dire le plus souvent c'est que là où cette expression est employée, il est préférable de parler d'énergie (ce qui est correct) pour éviter de s'embrouiller...

Tu veux dire que jusqu'à la collision, la masse des particules n'a pas bougé, seulement leur énergie cinétique ? D'accord, mais c'est un peu artificiel car l'énergie cinétique peut se transformer en masse comme au moment de la collision ; c'est juste une convention.

[hterrolle]

salut,

Si elle trouve plus elevé apres disociation. C'est qu'elle ont absorbé quelque chose. Non il me semble. La question est quoi et comment ?

[juliendusud]

Je prends deux particules, je les pèse, je les jette l'une contre l'autre, je les décolle, je les repèse. Si la masse des particules est invariante, je m'attends à retrouver la même chose qu'au départ, mais il se trouve qu'après la collision elles pèsent plus lourd qu'au début.

Non, justement. Lire ma réponse plus haut dans le fil au sujet de la masse d'un système de particules.

Tu veux dire que jusqu'à la collision, la masse des particules n'a pas bougé, seulement leur énergie cinétique ? D'accord, mais c'est un peu artificiel car l'énergie cinétique peut se transformer en masse comme au moment de la collision ; c'est juste une convention.

Oui absolument, il s'agit d'une convention.

[hterrolle]

Non, c'est plus qu'une convension. c'est une réalité. Tu aurait peut être préféré poid au lieu de masse ?

[invitea29d1598]

Je prends deux particules, je les pèse, je les jette l'une contre l'autre, je les décolle, je les repèse. Si la masse des particules est invariante, je m'attends à retrouver la même chose qu'au départ, mais il se trouve qu'après la collision elles pèsent plus lourd qu'au début.

car la masse du système n'est pas juste la somme des masses mais comportement également une contribution issue de l'énergie cinétique. Avec la RG on sait que ce qui gravite c'est pas juste la masse, mais l'énergie de manière plus générale (plus précisément même c'est le tenseur énergie-impulsion).

C'est donc surtout avec la RG qu'on voit que la notion de masse qui varie (qui est une sorte de résidu de l'époque où on voyait la théorie d'Einstein comme une modification de la physique newtonienne et pas comme quelque chose de fondamentalement très différent) est un truc inutile et à oublier complètement devant celles d'énergie et de masse invariante.

[invite0e921a26]

Si elle trouve plus elevé apres disociation. C'est qu'elle ont absorbé quelque chose. Non il me semble. La question est quoi et comment ?

La masse a absorbé l'énergie cinétique que tu as transmise aux particules en les jetant, grâce à l'équivalence masse/énergie. On peut dérouler l'expérience avec les deux conventions.

Masse fixe. L'énergie cinétique des particules augmente avec la vitesse mais pas leur masse. Au moment du choc, les particules perdent leur vitesse, et donc leur énergie cinétique ; pour assurer la conservation de l'énergie, cette énergie cinétique est convertie en énergie de masse, et leur masse augmente brutalement.

Masse variable. L'énergie cinétique n'existe pas et est remplacée par une augmentation progressive de l'énergie de masse (et donc de la masse) avec la vitesse. Au moment du choc, il ne se passe rien de particulier.

D'après la FAQ, la seconde interprétation est fausse ("la masse n'augmente pas avec la vitesse") ; autrement dit, les spécialistes ont adopté la première.

[hterrolle]

et oui si y=une brique te tombe sur le pied de 1 metres elle fera tant de kilo et si elle tombe de 10 metre elle fera un peu plus de kilo. Mais ca aussi ca s"explique

la masse est invariante seulement et seulement si on ne lui approte pas d'energie E = m0c², ou m0 est la masse au repos, donc sans apport d'energie.Tu peux remplacer C par V juste pour voir que cela ne peut qu'augmenter.

en gros bien sur.