De Broglie et la masse du photon

[invitedbd9bdc3]

Je me permet d'exprimer quelques doutes sur la possibilité d'être aussi péremptoire sur le sujet.

Le zéro absolu, c'est une sorte d'infini. C'est une situation décrite par le modèle, mais il n'est pas évident que ça s'applique à quoi que ce soit.

Cordialement,

Disons que la physique nucléaire et la physique des hautes energies se font en theorie des champs à temperature nulle. Quand ce n'est pas le cas, ça devient beaucoup moins sexy (enfin, il parait, je me suis jamais approché assez pres).

Et "temperature nulle" dépend du contexte : en physique du solide, la temperature de reference (celle de Fermi) est tellement grande devant celles habitulles qu'on peut ce placer avec une assez bonne approximation à T=0.

Et pour finir, définir une temperature pour un noyaux d'Helium, par exemple, me parait plus que douteux, ou me n'importe quelles autres grandeurs thermodynamiques (on passe comment à la limite thermo, en faisant tendre vers l'infinie le nombre de nucleon dans le noyaux? ).
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[invitea774bcd7]

On ne peut pas séparer les atomes et le champ électromagnétique, par exemple.

Quel champ électromagnétique ?

[invité576543]

Quel champ électromagnétique ?

Qu'est-ce que tu attends comme réponse à une telle question? Quand même pas que je renvoie aux manuels expliquant le champ électro-magnétique?

Cordialement,

[invité576543]

Autre axe de réponse : Quel est l'état fondamental du champ électro-magnétique, et comment peut-on l'obtenir dans une enceinte contenant des atomes froids?

Cordialement,

[invitea774bcd7]

Qu'est-ce que tu attends comme réponse à une telle question? Quand même pas que je renvoie aux manuels expliquant le champ électro-magnétique?

Cordialement,

Je considère un ensemble d'atomes neutres. Y a pas de champ électromagnétique. Il n'y a que des interactions à longue portée genre dispersion
Bref : on se met dans une région de l'espace sans champs externes.

[invitedbd9bdc3]

Je considère un ensemble d'atomes neutres. Y a pas de champ électromagnétique. Il n'y a que des interactions à longue portée genre dispersion
Bref : on se met dans une région de l'espace sans champs externes.

N'oublions pas qu'on ne peut pas decoupler les charges du champs EM. Et l'etat du vide ne l'est pas reellement (cf, deplacement des niveaux, emissions spontannées, etc).

[invitea774bcd7]

Et l'etat du vide ne l'est pas reellement (cf, deplacement des niveaux, emissions spontannées, etc).

On est dans le fondamental
Mais c'est une discussion plus académique qu'autre chose. Je ne suis pas persuadé que tout cela entre en compte dans la définition de la température

[invitedbd9bdc3]

En fait, je ne comprends pas quel est le debat entre vous deux... Le zero absolu n'est jamais atteint experimentalement (dans des systemes où la temperature est definissable, cf mon message #151) mais cela n'empeche pas de pouvoir faire des calculs dans cette limite, qui peut etre une bonne approximation dans certains sytemes physiques.

[invitea774bcd7]

En fait, je ne comprends pas quel est le debat entre vous deux

Michel (mmy) dit que pour le calcul de la température d'un ensemble d'atome, il faut tenir compte de l'équilibre thermique entre cet ensemble et « le champ électromagnétique ».
Je base pour ma part la définition de la température sur l'énergie cinétique moyenne de ces atomes.

Si j'ai bien saisi…

[Les Terres Bleues]

Bonjour,
Je vois que la discussion s’est orientée dans une nouvelle direction. Pourquoi pas ? Je voudrais en profiter pour poser une petite question à Mach 3. Mais d’abord, le rattrapage des messages :

Dans un noyau les protons et les neutrons ne cessent d’échanger leurs rôles par échanges de pions, c’est ce qui fait que les neutrons n’y paraissent pas instables. En "quelque sorte" quand un neutron se désintègre dans un noyau stable, il y a toujours un proton pour chopper l’électron et devenir à son tour un proton, c’est l’idée mais c’est un peu inexact.

Nota : j’ai mis en gras la formulation qui me pose problème.

Non, non, je me suis relu, il n’y a pas d’inversions de mots.

Est-ce que l’on connaît la (ou les) température(s) à laquelle (auxquelles) ils apparaissent ?

Ça a lieu même au zéro absolu si c’est ta question. Parler de température pour les constituants des noyaux n’a pas beaucoup de sens à mon avis…

Peut-on en être si certain que ça ?

Ils se déroulent à toutes températures, c’est juste la fréquence des transitions qui change. Par contre vu les échelles d’énergie dans le noyau, il faut vraiment et très gros changement de température pour avoir un changement significatif. En gros à nos "basses" températures on peut considérer le phénomène indépendant de la température.

Cela répond à ma question. Je suppose que bien évidemment les variations de la fréquence de ces transitions ont été immédiatement mises en relation avec les phénomènes de supraconductivité ou (ou et) avec la détermination du point de Curie. J’en viens maintenant à la question annoncée : au niveau du 0 K, le vrai, le seul, celui qu’on n’atteint pas, pas à proximité, non, bien au milieu, en plein dedans, selon la théorie que devrait-il arriver au photon et plus généralement au quantum électromagnétique ?

[obi76]

celui qu’on n’atteint pas [...] bien au milieu, en plein dedans, selon la théorie que devrait-il arriver au photon et plus généralement au quantum électromagnétique ?

La réponse à ce genre de question ne veut rien dire (pas plus que la question). On approche du point de Godwin.
En gros ta question c'est "c'est impossible mais si c'était possible qu'est ce qui se passerai".
Ben puisque c'est pas possible....... c'est comme les nombreuses questions "on ne peut pas aller plus vite que la lumière, mais si on y allait ça ferai quoi" ?

Bref à question sans sens, pas de réponse je pense que ce sera préférable.

Cordialement

[mach3]

j’ai mis en gras la formulation qui me pose problème.

oups, vraiment toutes mes confuses...

il y a toujours un proton pour chopper l’électron et devenir à son tour un neutron

au niveau du 0 K, le vrai, le seul, celui qu’on n’atteint pas, pas à proximité, non, bien au milieu, en plein dedans, selon la théorie que devrait-il arriver au photon et plus généralement au quantum électromagnétique ?

étant donné qu'on ne pourra jamais le vérifier, qu'est ce que ça peut nous faire?
Enfin bon, admettons le système à 0K et en équilibre thermique, il n'y a que des photons de fréquence nulle (ou longueur d'onde infinie) qui serait permis non? sinon la température ne serait pas 0K... En effet si le système émet des photon de fréquence non nulle (idéalement un rayonnement type corps noir), c'est qu'il a une température non nulle, de même si il en reçoit sa température ne peut rester nulle.

Donc la réponse AMHA, bien qu'elle soit inutile, est qu'il n'y a pas de rayonnement du tout à 0K (en tout cas pas de photons réels). En tout cas ça nous fait une belle jambe, vu que cette situation n'existe pas. Je ne vois pas ce qu'on peut prouver avec ça, j'ai l'impression qu'on s'éloigne complétement du sujet initial...

m@ch3

[Les Terres Bleues]

Étant donné qu'on ne pourra jamais le vérifier, qu'est ce que ça peut nous faire ?
Enfin bon, admettons... Donc la réponse AMHA, bien qu'elle soit inutile, est qu'il n'y a pas de rayonnement du tout à 0K (en tout cas pas de photons réels). En tout cas ça nous fait une belle jambe, vu que cette situation n'existe pas. Je ne vois pas ce qu'on peut prouver avec ça, j'ai l'impression qu'on s'éloigne complétement du sujet initial...

Je ne pense pas que la réflexion sur cette question soit si inutile que ça. Car la théorie ne doit pas laisser de point aveugle ou d'angle mort. Il n'y avait pas de piège dans mon interrogation, et ton message m'agrée car il propose une réponse, tout en laissant l'hypothèse ouverte. Pour ce qui est d'une éventuelle vérification, on doit pouvoir procéder de manière indirecte. Si aucun observateur n'est délibérément précipité dans un trou noir, on parvient tout de même à se faire une idée de ce qui s'y déroule.
Enfin un dernier point, sur lequel je suis tout à fait d'accord, "on s'éloigne complétement du sujet initial".

[Les Terres Bleues]

Au fait, j'ai oublié de mettre ça dans le message précédent :
Les variations de la fréquence des transitions entre neutron et proton-électron à l'intérieur du noyau d'un côté et l'apparition des phénomènes de supraconductivité de l'autre, on y travaille ?

[invité576543]

j'ai l'impression qu'on s'éloigne complétement du sujet initial...

Qu'est-ce qui reste à discuter du sujet initial?

Cordialement,

[mach3]

Qu'est-ce qui reste à discuter du sujet initial?

pertinent pour ma part pas grand chose, le sujet était clos depuis aout, mais lesterresbleues ont peut-être quelque chose à ajouter.

Les variations de la fréquence des transitions entre neutron et proton-électron à l'intérieur du noyau d'un côté et l'apparition des phénomènes de supraconductivité de l'autre, on y travaille ?

pas de rapport a priori, la supraconductivité a à voir avec les électrons dans un conducteur, pas avec la stabilité du neutron. La supraconductivité c'est en quelque sorte une propriété de symétrie qui n'apparait que lorsque l'agitation thermique est faible. Ça fait longtemps que j'ai pas bossé dessus (en maitrise ya 4 ans), donc je ne peux en dire grand chose sans m'égarer. De plus je ne vois encore pas le rapport avec le sujet initial.

m@ch3

[invite3710ad34]

Bonsoir,

Qu'est-ce qui reste à discuter du sujet initial?

Cordialement,

Pour revenir au sujet initial, ci-dessous un petit calcul, sans prétentions, pour répondre aux objections de mach3.

La vitesse de la lumière est fixée par convention à une valeur comportant 9 chiffres considérés comme exacts. On est assuré que cette valeur est en conformité avec les équations de Maxwell.
Si l'on donne une valeur hypothétique à un 10 ième chiffre, inférieure à 0.5 m/s pour éviter les arrondis, on est censé conserver les 9 chiffres exacts, même si on s'affranchit quelque peu de la convention. L'incertitude sur c est alors de l'ordre de 10^-9. Dans ces conditions, la vitesse du photon reste : c=CE.(1-10^-9), avec CE, vitesse limite hypothétique de la relativité. On a : bêta=1-10^-9 et gamma=1/sqrt(2.10^-9).
La masse propre du photon est alors: M=m.c^2=h.f/gamma=h.f.sqrt(2.10^-9) avec f, fréquence du photon.
Dans le document que tu as transmis, il est question de fréquences de l'ordre de 5 à 50 Hz. Avec 5 Hz, le calcul donne :M=4.136.10^-15*5*4.5.10^-6=environ 10^-19 eV

Cordialement

[Les Terres Bleues]

Un jour à Copenhague, Pauli répondit à un collègue qui s’étonnait de son apparente tristesse : « Comment peut-on ne pas avoir l’air malheureux quand on pense à l’effet Zeeman ? » Puis travaillant sur la question, il finit par apporter une explication théorique tout à fait innovante, réellement inattendue : l’existence d’un nombre quantique supplémentaire, le spin.
S’il ne suffit pas bien évidemment de réfléchir sur un problème pour lui trouver une réponse satisfaisante, ce dont chacun doit être sûr, c’est qu’en le contournant ou en le déniant, il y a vraiment très peu de chance que cela soit le cas.

Envoyé par Arapède (#86) : (…) avec m = 0 pour v = c, [il s'agit bien] d'un saut conceptuel.

Envoyé par Michel (#121) : Il n’y a pas de passage à la limite, un point qui semble communément incompris. Dans la physique des barbus, il y a un machin qui vaut soit 1 (dans le cas vitesse < c), soit 0 (dans le cas de la vitesse limite) ; il n’existe aucune possibilité mathématique pour un passage continu de l’un à l’autre, donc pas de "passage à la limite" qui s’appliquerait au photon. (…) avec l’absence de sens d’un passage à la limite.

Bonjour Michel et excuse par avance la brièveté de ma question,

Personne ne cherche la petite bête, mais tout de même, est-il possible d’interpréter ton intervention autrement que par : le photon n’appartient pas à notre Univers ?

Merci de me démentir gentiment si jamais je me trompe.

[mach3]

est-il possible d’interpréter ton intervention autrement que par : le photon n’appartient pas à notre Univers ?

il n'est pas possible de l'interpréter comme tel, sauf si on est incapable d'imaginer que ce n'est pas seulement la masse qui fait qu'une chose existe.

Il y a deux positions.
Soit le photon a une masse très faible qui passe inaperçue et les modèles actuels sont une approximation (les résultats du modèle sont confirmés expérimentalement compte tenu de leur précision lorsqu'on fixe une masse nulle au photon)
Soit le photon n'a effectivement pas de masse et les modèles sont exacts. Il s'agit réellement d'un saut conceptuel : la masse n'est plus la condition nécessaire à l'existant.

On ne peut a priori trancher expérimentalement entre les deux propositions actuellement et seule la première pourrait être validé (si on découvre effectivement une masse) : prouver une valeur nulle implique une précision infinie.
Néanmoins d'autres modèles se basent sur des particules de masse nulles (notament en cosmologie inflationnaire) et leur prédictions s'avère plutôt en accord avec les observations il me semble. Bref l'idée de particules de masse nulle s'avère extraordinairement productive.

Soutenir qu'un objet à forcément une masse est plus une position d'insatisfaction philosophique, d'incompréhension selon moi.

m@ch3

[Les Terres Bleues]

Après avoir longtemps tourné autour du pot, on voit bien maintenant où est l’alternative. Ton message est très clair : il y a deux positions. Ce qui me contrarie, c’est que d’entrée de jeu, on classe la seconde comme philosophique. Dans mon petit cerveau, j’arrive à concevoir un point mathématique mais il me semble bien qu’en termes de physique un point est ou n’est pas mais qu’il ne peut pas être et ne mesurer rien.
Je t’avoue franchement que je suis incapable de voir les habits neufs d'un roi quand il est nu.

[mach3]

mais qu’il ne peut pas être et ne mesurer rien.

il ne mesure pas rien, il a une énergie (donc une fréquence), une quantité de mouvement (donc une longueur d'onde) et un spin et tout cela peut-être mesuré.

m@ch3

[Les Terres Bleues]

Il ne mesure pas rien, il a une énergie (donc une fréquence), une quantité de mouvement (donc une longueur d'onde) et un spin et tout cela peut-être mesuré.

Je ne relance pas pour le plaisir ni par jeu mais bien par "incompréhension". Quelles sont ses dimensions spatiales ?

[mach3]

il n'en a pas à proprement parler, la taille est une propriété émergente des objets composites.

Par exemple du fait de son interaction avec le noyau atomique et de son énergie cinétique l'électron se situe en moyenne à une certaine distance du noyau, ce qui procure du coup une taille à l'atome. De même quand deux atomes interagissent pour former une molécule, il se fait qu'il y a une distance entre les deux noyaux qui minimise l'énergie. Les deux atomes vont donc se tenir en moyenne à cette distance, conférant alors une taille à la molécule.
Si on continue, une chaise à telle dimension parce que ses constituants sont tenus de se tenir à une certaine distance les uns des autres à cause de leurs interactions mutuelles.

Ce concept de taille n'est pas applicable à l'électron lui-même car il n'est pas composite, il l'est en revanche au noyau qui est composite (protons, neutrons, composites eux aussi, puis quark, élémentaires et donc sans dimensions).

Une particule fondamentale n'a pas d'extension spatiale a priori, elle est ponctuelle (et à la fois étendue dans tout l'espace: sa probabilité de présence est non-nulle en tout point).

m@ch3

[Les Terres Bleues]

Il n’en a pas à proprement parler, la taille est une propriété émergente des objets composites. (…) Une particule fondamentale n’a pas d’extension spatiale a priori, elle est ponctuelle (et à la fois étendue dans tout l’espace : sa probabilité de présence est non-nulle en tout point).

Je te remercie de faire tant d’efforts pour m’expliquer ce qu’il en est. Et sois persuadé que ça sert à quelque chose. La clarté d’un exposé qui ne se réfugie pas derrière des formules inaccessibles au commun des mortels n’est jamais inutile.
Je profite de cette occasion pour dire que de mon point de vue, la difficulté théorique de l’acceptation de la double nature corpusculaire et ondulatoire de la lumière et plus largement du rayonnement électromagnétique d’une part, et de la seconde nature (ondulatoire) de la matière d’autre part n’est pas réglée par l’appellation unique de quantum qui serait à la fois continu et discontinu, à la fois ponctuel et étendu à tout l’espace. La contradiction n’est pas résolue, elle est simplement déplacée. On ne doit pas se le cacher.
Et lorsque je dis ça, je n’instruis pas de procès, encore moins de procès d’intention.

Liste de questions en vrac lancées comme une bouteille à la mer :

--- à propos des transitions (ayant lieu à l’intérieur du noyau) entre neutron et proton-électron (et réciproquement) dont tu parlais un peu plus haut, s’agit-il d’abord d’un constat expérimental ou d’une prédiction théorique ?
--- sur la lumière et plus généralement sur le rayonnement électromagnétique, d’après ce qu'il en ressort les modèles actuels n’attribuent pas de volume à sa particule – le photon est défini comme ponctuel (point mathématique) et à couplage local (sans extension spatiale) – serait-il avantageux de développer une cohérence qui lui en reconnaisse une et qui en prime, permette de prédire sa structure géométrique ?
--- dans une des discussions de ce forum (Démonstration de l’équation E = mc ²), j’ai noté avec intérêt que Gwyddon approchait la question en identifiant la partie temporelle du quadri-vecteur impulsion comme étant une énergie. Serait-il concevable de prolonger une réflexion dans cette direction ?
--- existe-t-il une prédiction théorique permettant de relier gravitation et interaction forte d’une manière symétrique au rapprochement déjà effectué à travers la théorie électrofaible de l’interaction faible et de l’électromagnétisme ?
--- une explication du monde par la masse-énergie qui devrait faire appel à ces interactions serait-elle l’affaire des physiciens des particules qui ne sont pas astrophysiciens, ou relèverait-elle des astrophysiciens qui, eux, ne sont pas des spécialistes de la physique atomique ?

Ou encore, c’est trop beau pour être vrai, et du coup, ça n’intéressera personne ?

[invitea774bcd7]

T'tes façons, le photon n'est pas une « vraie » particule : c'est un boson de jauge, un artefact théorique…
Je vois pas pourquoi vous vous prenez la tête Raisonnez sur les particules fermioniques : ça, c'est du concret

[mach3]

Raisonnez sur les particules fermioniques : ça, c'est du concret

ben wai, mais elles ont toute une masse celle-là, ça casse le débat
D'autre part, les W et le Z sont des bosons de jauges, mais vu le poids qu'ils pèsent, faut faire gaffe à l'utilisation du terme "concret"

--- à propos des transitions (ayant lieu à l’intérieur du noyau) entre neutron et proton-électron (et réciproquement) dont tu parlais un peu plus haut, s’agit-il d’abord d’un constat expérimental ou d’une prédiction théorique ?

je ne m'y connais pas assez la dessus. En réalité dans les noyaux, il s'agit d'échanges de pions (particule qui peuvent de désintégrer en électron + antineutrino). Pour répondre à la question je te conseille de te documenter sur l'histoire de la découverte de l'interaction forte (Yukawa et compagnie)

serait-il avantageux de développer une cohérence qui lui [...] reconnaisse une [extension spatiale] et qui en prime, permette de prédire sa structure géométrique ?

il faut regarder du coté théorie des cordes pour ça. Dans cette théorie, on pose comme hypothèse que les particules ont une extension spatiale. Mais elle est très loin d'être aboutie et vérifiée. la taille des particules serait de l'ordre de 10^-35m ce qui expliquerait qu'il est impossible de mettre en évidence cette taille. Les conséquences de la théorie sont encore plus dérangeantes que l'absence de masse des particules (d'ailleurs même avec une extension spatiale, les particules de la théorie des cordes peuvent être sans masse...) : 11 dimensions au lieu de 4...

j’ai noté avec intérêt que Gwyddon approchait la question en identifiant la partie temporelle du quadri-vecteur impulsion comme étant une énergie. Serait-il concevable de prolonger une réflexion dans cette direction ?

à voir mais dans un prochain post

existe-t-il une prédiction théorique permettant de relier gravitation et interaction forte d’une manière symétrique au rapprochement déjà effectué à travers la théorie électrofaible de l’interaction faible et de l’électromagnétisme ?

Pour l'instant on est dans le caca pour ça, EM et nucléaire faible sont unifiées (manque juste le Higgs expérimentalement, c'est lui qui est censé donner une masse aux particules au passage, sans lui elles n'ont pas de masse), et la nucléaire faible s'y ajoute ensuite (non sans mal), mais pour l'instant pas moyen d'inclure proprement la gravitation.
C'est le boulot de la théorie des cordes ou de celle de la gravité quantique à boucles (ou p-t même les deux en même temps qui sait)

une explication du monde par la masse-énergie qui devrait faire appel à ces interactions serait-elle l’affaire des physiciens des particules qui ne sont pas astrophysiciens, ou relèverait-elle des astrophysiciens qui, eux, ne sont pas des spécialistes de la physique atomique ?

c'est l'affaire de la physique théorique: théorie des cordes ou gravitation quantique à boucles. Sachant qu'une bonne partie du boulot est déjà faite, Ca s'appelle la théorie quantique des champs et le modèle standard (ne manque dedans que la gravitation, la relativité restreinte est incluse dedans, mais pas la générale)

m@ch3

[invitea774bcd7]

ben wai, mais elles ont toute une masse celle-là, ça casse le débat

Bah oui… Bien sûr qu'elles ont une masse : c'est des « vraies » particules, elles !

D'autre part, les W et le Z sont des bosons de jauges, mais vu le poids qu'ils pèsent, faut faire gaffe à l'utilisation du terme "concret"

Ouais bon… C'est l'exception qui confirme la règle… Elle est chelou l'interaction faible !

[invitedbd9bdc3]

Une particule fondamentale n'a pas d'extension spatiale a priori, elle est ponctuelle (et à la fois étendue dans tout l'espace: sa probabilité de présence est non-nulle en tout point).

Juste pour preciser : un particule fondementale est ponctuelle mais possede une probabilité de presence dans tout l'espace (qui n'est pas la particule en elle meme). Si on mesure une particule en un point (avec une precision infinie), toute sa masse, charge, etc est située en ce point et n'a pas d'extension.

[Les Terres Bleues]

Juste deux mots
>> à Mach 3 : j'ai bien lu tes réponses et je t'en remercie encore une fois.
>> à Guérom 00 : il aura quand même fallu attendre le cent-soixante-quinzième message pour pouvoir lire que le photon était un artefact théorique.

[mach3]

Ouais bon… C'est l'exception qui confirme la règle… Elle est chelou l'interaction faible !

par ailleurs les W sont chargés, ce qui peut paraitre étrange: les vecteurs de l'interaction faible soumis à l'interaction EM.
Dans le genre exception il y aussi les gluons : il interagissent sur eux-mêmes...
Bref j'ai du mal à voir une régularité chez les bosons à part leur spin entier

j’ai noté avec intérêt que Gwyddon approchait la question en identifiant la partie temporelle du quadri-vecteur impulsion comme étant une énergie. Serait-il concevable de prolonger une réflexion dans cette direction ?

Ben je ne sais pas trop qu'en dire, si ce n'est que la partie temporelle de ce quadrivecteur est E/c, que la partie spatiale est p la quantité de mouvement et que la pseudonorme, invariante est mc.

On montre que pour un objet voyageant à c, la pseudonorme est nulle : pas de masse.

Ce n'est qu'une des multiples manières de le montrer, en effet poser le carré de ce quadrivecteur équivaut à poser la fameuse formule :


Je ne vois guère ce que cela peut apporter de plus (surtout que j'en parle au tout début du fil). Le dileme reste le même soit le photon a une masse très faible indetectable et ne va pas à c, soit il a une masse nulle et va à c.

On tourne un peu en rond

m@ch3