Equivalence masse-energie

[BioBen]

Salut,
J'aurai quelques petites questions sur l'équivalence masse-energie :
1/ Est-ce vrai que n'est correcte que dasn le référentiel de la particule ? Sinon, il faut utiliser la formule ou bien la formule (les deux formules sont similaire je crois, c'est juste que la 2ème fait intervenir la quantité de mouvement).

2/ On parle bien souvent d'équivalence entre masse et energie. Mais j'ai plusieurs fois lu sur ce forum que ce n'était pas tout à fait ca, et qu'en rélaité la masse est une forme d'energie.
Est-ce qui veut dire que la masse peut être transformée en energie, mais que l'inverse est faux ?
Si l'inverse est faux, ca veut donc dire que l'energie peut exister sous différentes formes que la masse. Quelles sont-elles ?
A première vue, je dirai les ondes (de l'energie pure, mais pas de déplacement de masse), et à part ca ?

3/ Pour le photon plus particulièrement, les relations précédentes deviennent , avec la constante de Planck et la fréquence.
Le photon a une masse "au repos" nulle (peut on avoir un photon au repos puisqu'il va à c quelque soit le référentiel ?). A-t il une masse en mouvement ? Car il a une energie (cf relation précdente).
Je ne crois pas, ce serait donc un des exemples de ma question 2/ : un objet qui ne s'exprime que sous forme d'energie mais qui n'a pas de masse.

Voila pour mes petites questions de relativité, si j'en vois d'autres je rajouterai

Merci d'avance
a+
ben
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[invite8c514936]

Salut BioBen,

1/ yes !

2/ Je ne sais pas trop ce que veux dire "équivalence entre masse et énergie". Les équations que tu reproduis te montrent que l'énergie d'un système a une contribution venant de la masse. Lors d'une transformation d'un système fermé, de la masse peut disparaître ou apparaître, mais c'est toujours exactement compensé par l'apparition ou disparition d'autre chose, si bien que l'énergie totale est conservée.

3/ La notion de "masse en mouvement" n'a pas vraiment de sens. La masse est un invariant relativiste, ça ne dépend pas du mouvement de la particule. Le photon a une masse nulle, c'est-à-dire que la valeur de paramètre m qui lui correspond dans les équations précédentes est nulle...

[BioBen]

Salut deep_turtle et merci pour cette réponse !

Bon alors je suis content d'avoir bon pour la 1/

Pour la 2/, j'aimerai juste clarififer un peu si possible :
tu me dis :

l'énergie d'un système a une contribution venant de la masse.

Ca veut donc dire que la masse peut être transformée en energie (perte de masse dans les réactions nulcéaires par exemple), mais l'inverse est-il possible ? Ok j'arrête, je viens de comprendre ou est l'erreur dans mon raisonnement (enfin j'espere, ca serait bien je me sentirai progresser).
L'energie est le mot général, qui désigne plusieurs choses comme la masse, les ondes, ...
Ce qui veut donc dire que la masse est de l'energie (c'est une forme d'energie), mais que l'energie n'est pas forcément de la masse.
Ce qui explique aussi pourquoi tu sembles raissoner uniquement en terme d'energie, ce que je n'ai pas l'habitude de faire :

l'énergie d'un système (..) si bien que l'énergie totale est conservée.

Mais alors, quelles sont les autres formes que peut prendre l'Energie ?
Les connait-on toutes ? (en gros est ce que on est sûr de connaitres toutes les formes qu'elle peut prendre ou bien on suppose que d'autres peuvent exister - mais ne nous sont jamais "apparues"...c'est pas très claire cette question!).

Pour la 3/, oui tu as tout a fait raison, masse inertielle = masse gravitationnelle, j'aurai du reflechir avant de poser la question.
Donc le photon est de "l'energie" pure....enfin ca ne veut rien dire puisque une table est de l'energie pure aussi C'est de l'energie pure au sens commun du terme quoi ... une onde en fait non ? Ah mais la on atterit sur la dualité onde-corpuscule parce que avant je parlais du photon ...grr

a+
ben

[Heimdall]

je crois que par " l'énergie d'un système a une contribution venant de la masse." Deep_turtle voulait te dire que l'énergie totale d'un système est la somme des énergies provenant de diverses contributions :

par exemple l'énergie cinétique, venant de la vitesse, ou encore l'énergie potentielle, venant des forces (et encore pas toutes)

en plus de ça, y'a un autre membre à la somme des énergie, c'est ,l'énergie venant de la masse du système, c'est une énergie que le corps possède même lorsqu'il est au repos.

En physique ce qui est intéressant c'est la variation d'énergie, et tu peux voir avec ta formule que l'énergie dûe à la masse, varie avec la vitesse de la particule, plus cette vitesse est faible par rapport à c, plus l'énergie de masse est constante...

une variation étant définie à une constante près, on comprend aisément que cette énergie de masse soit négligée dans le cadre de la mécanique newtonienne, là où v<<c.

maintenant concernant les différentes formes d'énergies... c'est pour moi un brin métaphysique comme question, ça revient limite à se demander "l'énerge, c'est quoi ?" perso je sais pas trop comment définir ça, autrement que par "c'est une grandeur physique caractérisant un système et qui se conserve" (enfin une perte ici est compensée ailleurs, bref)...

on parle de plusieurs formes d'énergies, qui ne sont en fait que la manifestation d'une seule et meme "chose" sous différents aspects : energie potentielle, cinétique, électrique, thermique, nucléaire, etc etc...


et l'énergie se n'est pas une onde, une onde transporte de l'énergie... définir l'énergie c'est métaphysique

[A voir en vidéo sur Futura]

[BioBen]

OK je pense commencer à comprendre.
Merci pour toutes les précisions !

J'ai encore une question par contre (lol on se croirait dans un épisode de Columbo - enfin je sais pas si beaucoup sont fans ) :
Tu m'as cité plusieurs formes d'energie, comme Energie potentielle ou energie cinétique (qu'est ce que j'ai été stupide de ne pas avoir penser à tout ca plus tot !).
Comme on l'a vu en cours dès la Terminale, de l'energie potentielle peut se trasformer en energie cinétique et inversement (conservation de l'energie mécanique). De même de la masse peut se transformer en energie nucléaire (perte de masse) ou thermique (frottements par exemple).
La question que je me pose est la suivante : pourquoi est ce que rien (à ma connaissance mais c'est sans doute faux) ne peut se transformer en masse ?

Merci encore
a+
ben

[invite88ef51f0]

pourquoi est ce que rien (à ma connaissance mais c'est sans doute faux) ne peut se transformer en masse ?

Parce que ta connaissance est limitée Dans les accélérateurs de particules par exemple, lorsque deux particules se rentrent dedans à grande vitesse, on observe une myriade de nouvelles particules qui proviennent de la transformation de l'énergie cinétique initiale en masse.
Un autre exemple est la création de paires particule-antiparticule (de masse non-nulle) à partir des fluctuations quantiques de l'énergie.

[BioBen]

Merci d'avoir satisfait ma curiosité Coincoin
a+
ben

[invitee16ff47e]

En physique ce qui est intéressant c'est la variation d'énergie

C'est tout à fait vrai dans le contexte où tu te plaçais (l'énergie de masse est sans importance pour la mécanique newtonienne), mais ce n'est pas vrai en général. Dans la gravitation, l'énergie acquiert une valeur absolue et non plus relative, car la force d'attraction gravitationnelle est proportionnelle à l'énergie. C'est d'ailleurs un des grands problèmes dès qu'on cherche à réconcilier la relativité générale avec toutes les autres théories, c'est qu'on est obligé de se préoccuper de toutes les constantes additives dans l'énergie, qu'on ignore le reste du temps.

[invitee16ff47e]

la formule (les deux formules sont similaire je crois, c'est juste que la 2ème fait intervenir la quantité de mouvement).

Tout le monde l'avait sûrement vu, mais il y a une erreur de signe dans ta formule, c'est un + et pas un -

[BioBen]

Tout le monde l'avait sûrement vu, mais il y a une erreur de signe dans ta formule, c'est un + et pas un -

Oui j'ai remarqué aussi mais bon, je débute en LaTeX et c'est un peu déroutant tous les sqrt, les {,...
Désolé
La formule est bien
a+
ben

[BioBen]

Salut,
j'ai une autre question qui me tracasse (toujours en rapport avec la masse et l'energie). J'avoue ne aps y avoir trop reflechi pour le moemnt, masi bon je la pose quand même, en esperant qu'elle ne soit aps trop débile (en fait cette question me semble stupide mais j'aimerai avoir une réponse, quitte à me charier un peu ).
Donc voila ma question : d'après les théories actuelles, on a un (ou plusieurs) boson pour chaque interaction fondamentale (photon pour l'EM, gravtion pour la gravitation,...). Mais voila que je me dis : que vient faire le boson de Higgs la dedans. D'après ce que j'ai lu, le boson de Higgs serait le boson (jamais détécté encore, mais que l'on recherche activement), qui donnerait leur masse aux particules (sur le site du CEA je trouve cette explication : "En plus des particules de matière et des bosons de jauge, le Modèle Standard prévoit l’existence d’une autre particule, le boson de Higgs, de "spin 0", qui n’a encore jamais été observé mais dont le rôle est fondamental. En effet, le champ qui lui est associé, et qui serait présent partout dans l’Univers, fournit un mécanisme permettant d’expliquer comment les particules de matière acquièrent leur masse. Cependant, le Modèle Standard est incapable de prédire la valeur du boson de Higgs, dont une estimation serait très utile pour pouvoir le rechercher efficacement et vérifier la consistance de la théorie en cas d’observation." )

Mais parès ce dont on vient de discuter, je me dis : pourquoi existerait-il un boson pour la masse ? Est ce que ca ne devrait pas être un boson "pour l'Energie" (Energie avec un grand E) ? Car la masse n'est qu'une forme d'Energie.
Si on a un boson pour la msse, pourquoi pas un pour l'energie cinétique, l'energie nucléair, ... ?
Pourquoi tant de différence entre la masse (qui est une forme d'Energie), et les autre formes d'Energie) ?

Voila, merci d'avance
a+
ben

PS : Quand je dis "est ce que ca ne devrait pas..", je ne dis pas que les physiciens se trompent lol c'est juste une facon plus facile de poser la question

[invite8c514936]

OK. Ce qui se passe, c'est que si tu fais de la théorie des champs pour décrire les interactions fondamentales, tu tombes automatiquement sur des bosons vecteurs (photon, W, Z, gluons) sans masse. C'est embêtant car on observe que certains d'entre eux ont une masse.

Là-dessus, il a été proposé qu'il existerait un champ nouveau (le champ de Higgs) qui pourrait interagir avec tout le reste (les bosons vecteurs que je viens d'évoquer, mais aussi les fermions de la matière). Tout ça est relié à la notion de brisure spontanée de symétrie, mais je ne veux pas entrer dans ce détail-là dans ce message. Les particules se propagent dans un milieu dans lequel elles interagissent avec le boson de Higgs, et du coup tout se passe comme si elles avaient une masse. Pour employer une image simpliste, les particules se propagent dans une mélasse de Higgs et elles peinent un peu...

Certaines particules ont des interactions très particulières avec ce boson de Higgs, toutefois, et elles gardent une masse non nulle. C'est le cas du photon.

Donc en résumé le boson de Higgs n'est pas un "boson pour la masse", mais on l'a introduit dans le modèle standard car c'est un excellent moyen de donner de la masse aux particules !

[BioBen]

OK merci je comprends mieux maintenant.

Certaines particules ont des interactions très particulières avec ce boson de Higgs, toutefois, et elles gardent une masse non nulle. C'est le cas du photon.

Tu voulais dire "une masse nulle" non ?

Merci beaucoup
a+
ben

[invitea3fc981a]

Nonon le photon a une masse non nulle ça a été démontré plusieurs fois de façon formelle sur ce forum !

[BioBen]

Ah bon ? Le photon a une masse non nulle ???? Ca m'intéresse ! Chez moi, jusqu'à maintenant, il avait une masse nulle.
Tu aurais sous la main les adresses des fils où ca a été débattu ? Sinon, as-tu quelques mots clés qui me permettraient de les retrouver ? (si je mets photon + mass, je risque d'avoir un bon paquet de résulats!)
Merci d'avance!
a+
ben

[invite88ef51f0]

Je pense que Konrad était légèrement ironique

[BioBen]

Et comment je pouvais deviner moi ? Je ne suis qu'un stupide 1ère année qui a dja entendu plusieurs fois qu'il était possible que la masse du photon n'était pas tout a fait nulle, donc qu'il m'en parle ca m'a interessé. Normal non ?

a+
ben

[invite8c514936]

Désolé d'avoir augmenté l'entropie avec mon lapsus, je voulais dire

Certaines particules ont des interactions très particulières avec ce boson de Higgs, toutefois, et elles gardent une masse nulle. C'est le cas du photon.

[BioBen]

T'inquiète pas, mon cerveau a réussi à violer la 2ème loi de thermo. et à faire baisser l'entropie qui reignait en lui
a+
ben