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la matière: des fermions (et des bosons?)



  1. #1
    invite54165721

    la matière: des fermions (et des bosons?)


    ------

    Bonsoir

    Pour ceux qui ne lisent pas les actus de ce forum ils ont tort.
    Lisez ceci http://www.futura-sciences.com/fr/ne...t-perce_17421/
    On y voit qu'on a réussi le calcul sur ordinateur de la masse des neutrons et protons à partir des équations de la QCD.
    Les quarks constitants du proton font quelques Mev et le proton plus de 900!
    La différence provient essentiellement des gluons qui les relient et interagissent entre eux memes.
    Or les gluons sont des bosons de masse nulle
    Ca complique bien l'idée souvent répandue que la matière, c'est des fermions (du solide avec une masse) et que les bosons sont une facon de décrire comment ils interagissent entr'eux.
    Il serait sans doute plus correct de rééquilibrer la balance.
    Un autre point intéressant c'est le passage à la métrique euclidienne (4 dimensions d'espace) pour faire ces calculs.

    -----

  2. #2
    Gwyddon

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Bonjour,

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Ca complique bien l'idée souvent répandue que la matière, c'est des fermions (du solide avec une masse) et que les bosons sont une facon de décrire comment ils interagissent entr'eux.
    Je ne vois pas en quoi... Au niveau microscopique, la matière c'est bien des fermions (leptons et quarks) et les vecteurs d'interactions sont bien des bosons (photons, bosons W/Z, gluons). Du moins à l'heure actuelle, je ne prend pas en compte la supersymétrie

    Après bien entendu ceci n'est plus vrai au niveau mésoscopique, ne serait-ce que parce que les noyaux par exemple ont des spins entiers ou demi-entiers au gré du nombre de neutrons et de protons. C'était peut-être ton point ?
    Dernière modification par Gwyddon ; 24/11/2008 à 08h59.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  3. #3
    Coincoin

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Salut,
    la matière c'est bien des fermions
    Tout autant que le proton est seulement composé de 3 quarks.
    Il ne me paraît pas aussi évident de séparer matière et interactions.
    Encore une victoire de Canard !

  4. #4
    vaincent

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Bonsoir

    Pour ceux qui ne lisent pas les actus de ce forum ils ont tort.
    Lisez ceci http://www.futura-sciences.com/fr/ne...t-perce_17421/
    On y voit qu'on a réussi le calcul sur ordinateur de la masse des neutrons et protons à partir des équations de la QCD.
    Les quarks constitants du proton font quelques Mev et le proton plus de 900!
    La différence provient essentiellement des gluons qui les relient et interagissent entre eux memes.
    Or les gluons sont des bosons de masse nulle
    Ca complique bien l'idée souvent répandue que la matière, c'est des fermions (du solide avec une masse) et que les bosons sont une facon de décrire comment ils interagissent entr'eux.
    Il serait sans doute plus correct de rééquilibrer la balance.
    Un autre point intéressant c'est le passage à la métrique euclidienne (4 dimensions d'espace) pour faire ces calculs.
    salut,

    je comprend que vous teniez à mettre en garde ceux qui croieraient que la masse du proton serait uniquement dû à la masse des quarks constituants, mais personellement je suis à peu près certain que ce n'est pas difficile à concevoir (pour les membres de ce forum en tout cas, à qui vous vous adressez) que la contribution majeur de la masse du proton provient de l'énergie de liaison des quarks via les gluons. Encore une fois c'est l'équivalence masse-énergie qui vient à notre secours.

    Pour ce qui est de la lattice QCD, il me semble que le passage à la métrique euclidienne se fait de la même façon qu'en QCD à température finie, gràce à l'introduction du temps imaginaire ict.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Bonsoir

    Pour ceux qui ne lisent pas les actus de ce forum ils ont tort.
    Lisez ceci http://www.futura-sciences.com/fr/ne...t-perce_17421/
    On y voit qu'on a réussi le calcul sur ordinateur de la masse des neutrons et protons à partir des équations de la QCD.
    Les quarks constitants du proton font quelques Mev et le proton plus de 900!
    La différence provient essentiellement des gluons qui les relient et interagissent entre eux memes.
    Or les gluons sont des bosons de masse nulle
    Ca complique bien l'idée souvent répandue que la matière, c'est des fermions (du solide avec une masse) et que les bosons sont une facon de décrire comment ils interagissent entr'eux.
    Il serait sans doute plus correct de rééquilibrer la balance.
    Un autre point intéressant c'est le passage à la métrique euclidienne (4 dimensions d'espace) pour faire ces calculs.
    Bonjour,

    Il n'y aucune différence de principe entre QED et QCD. Dans les 2 cas il s'agit de l'interaction de 2 champs (de spin 1/2 et de spin 1) qui ont le même statut de matière (la matière c'est de l'énergie-impulsion).

    La principale différence commence avec la force de couplage faible pour QED et forte pour QCD. Une autre étant que le photon ne porte pas de charges éléctromagnétique alors que les gluons portent une charge de couleur. De cette situation découle que en QED seulement on peut traiter le couplage des champs en perturbation. Les champs individuels conservent alors leur identité.

    Hamiltonien effectif.

    On a toujours interet à fabriquer des hamiltoniens effectifs dont l'interet est la simplicité (toute relative) se paie par une restriction du domaine d'énergie auquel il s'applique.

    En QED

    C'est ainsi que l'on peut écrire l'interaction effective entre 2 électrons sous la forme du potentiel de Coulomb. Pour cela on a éliminer les photons virtuels longitudinaux par intégration sur le champ de photons. Ceci est valable pour des énergies inférieures à la masse de l'électron. Pour representer le décalage de Lamb (du à un écart au potentiel Coulombien) il faut raffiner l'hamiltonien effectif précedent.

    En QCD

    Pour QCD la démarche précédente n'est pas possible. C'est la raison pour laquelle la résolution des équations de QCD par la force brute des caculs présente un certain intéret. Malgré tout on peut fabriquer des hamiltoniens effectifs selon des principes heuristiques. C'est ainsi que l'on peut argumenter que les interactions QCD sont du point de vue des quarks (donc un hamiltonien effectif de quarks sans gluons) est équivalent à un puit de potentiel sphérique de rayon R nul à l'intérieur et infini à l'extérieur. Cela s'appelle le modèle de sac. Dans ce modèle les quarks sont libres (idée de la liberté asymptotique) et l'énergie des 3 quarks sera tout simplement la somme de 3 énergie cinétiques. C'est ainsi que l'on rend compte de la masse du proton et du neutron ainsi que d'autres propriétés. Bien entendu on peut négliger la masse des quarks. Il existe une autre catégorie de modèle d'essence topologique que sont les modèles de Skrymions


    Bien que n'étant pas spécialiste de QCD je pense que un des enjeux théoriques importants c'est justement la fabrication d'hamiltoniens effectifs déduits (plus ou moins bien) des premiers principes (cad les équations QCD). La TRG joue un rôle central dans ce cas ainsi que l'expérimentation numérique (QCD sur réseaux).

  7. #6
    Gwyddon

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Salut,

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Salut,Tout autant que le proton est seulement composé de 3 quarks.
    On rejoint ici le point que j'ai souleve, a savoir que la distinction me semble naturelle au niveau elementaire, mais ne l'est plus au niveau composite

    Et encore une fois je fais abstraction ici des modeles au-dela du MS.


    Apres, on peut peut-etre se poser la question suivante : c'est quoi la definition de la "matiere" ?
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  8. #7
    vaincent

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    c'est quoi la definition de la "matiere" ?
    pas évident comme question en effet, mais, cela n'engage que moi, je répondrai TOUT. (?)

  9. #8
    invité576543
    Invité

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Apres, on peut peut-etre se poser la question suivante : c'est quoi la definition de la "matiere" ?
    J'aime bien la réponse "des assemblages de fermions", parce que c'est in fine le principe d'exclusion de Fermi qui implique les propriétés "intuitives" de la matière comme non inter-pénétrabilité.

    Cordialement,

  10. #9
    Coincoin

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Mais il y a une nuance essentielle entre répondre "la matière, c'est des fermions" et "la matière, c'est des assemblages de fermions". Dans le deuxième cas, on s'autorise l'utilisation de bosons pour construire notre assemblage (d'où l'étymologie de "gluon") alors que dans le premier cas on en vient à se demander si on est forcément fait d'un nombre impair de particules...

    Mais je pensais que Mmy allait demander ce que signifie "être" ou "être constitué"..
    Dernière modification par Coincoin ; 24/11/2008 à 19h49. Motif: C'est mieux avec la totalité des mots.
    Encore une victoire de Canard !

  11. #10
    invité576543
    Invité

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Mais il y a une nuance essentielle entre répondre "la matière, c'est des fermions" et "la matière, c'est des assemblages de fermions".
    Tout à fait, et j'ai choisi le mot assemblage pour cela. Je ne pense pas que ça serve à grand chose de définir le mot "matière" autrement que pour s'approcher du sens commun. Si on se contente des modèles physiques, on peut se passer complètement du terme "matière".

    Mais l'idée de parler de fermions, d'exclusion de Pauli (je rectifie mon message au passage) et d'interpénétrabilité, je l'ai juste reprise d'un message ancien (de Rincevent?).

    Cordialement,

  12. #11
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message

    Apres, on peut peut-etre se poser la question suivante : c'est quoi la definition de la "matiere" ?
    Une forme d'énergie. Tout simplement.

  13. #12
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Quand on pense à la matière "ordinaire" (allez on ne parle pas de la lumière) qui agit sur nous on pense à des fermions: electrons protons neutrons essentiellement.
    Ce qui est frappant pour les neutrons c'est qu'ils sont constitués de 3 quarks (des ferrmions également) dont la masse représente à peu près un centième de la masse du proton. En dehors de l'énergie cinétique des quarks, le reste de la masse provient des gluons qui eux sont des bosons.
    On a un rapport de l'ordre de grandeur qui fait penser à celui de la matière connue avec celle du "coté sombre".
    Je ne fais là bien sur aucune analogie.
    Le proton qui au départ apparait comme un bon fermion typique doit énormément de sa masseà sa composante bosonique.
    D'autre part, si l'on associe "matiére" à fermions les autres composants élémentaires étant d'interaction, comment voir avec la supersymétrie apparaitre des doublets de choses aussi opposées?

    Un jour quelqu'un (Mariposa?) avait proposé de mettre 3 quarks au sommets d'un triangle équilatéral et avait calculé des masses. Je ne retrouve pas le fil.

  14. #13
    stefjm

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Un jour quelqu'un (Mariposa?) avait proposé de mettre 3 quarks au sommets d'un triangle équilatéral et avait calculé des masses. Je ne retrouve pas le fil.
    http://forums.futura-sciences.com/ph...tml#post868315
    http://forums.futura-sciences.com/ph...e-neutron.html
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  15. #14
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    C'est bien cà.
    Comment les avez vous retrouvés (doctorat en googelogie?)

    La supersymétrie prévoit elle des sneutrons formés de squarks et de gluoninos comme on prévoit des anti neutrons?

    bonne journée.

  16. #15
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    C'est bien cà.
    Comment les avez vous retrouvés (doctorat en googelogie?)

    La supersymétrie prévoit elle des sneutrons formés de squarks et de gluoninos comme on prévoit des anti neutrons?

    bonne journée.
    Bonjour,

    Les squarks sont des bosons puisque les quarks sont des fermions. Donc un sneutron composé de 3 squarks serait un système de 3 bosons. Hors les propriétés collectives des fermions et des bosons sont différentes et donc la masse d'un neutron doit être différente d'un sneutron. Autrement dit le neutron et le sneutron sont non dégénérés et donc l'un ne peut pas être le supersymétrique de l'autre.

  17. #16
    stefjm

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    C'est bien cà.
    Comment les avez vous retrouvés (doctorat en googelogie?)
    Recherche globale sur les forums Futura
    Mots clefs : neutron, triangle, équilatéral
    http://forums.futura-sciences.com/se...archid=3026193

    Cela sort 3 threads, dont celui-ci.

    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  18. #17
    pepejy

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Apres, on peut peut-etre se poser la question suivante : c'est quoi la definition de la "matiere" ?
    bonjour,

    Alors à mon tour, au risque de faire un truisme, on pourrait dire que la matière, c'est ce qui n'est pas vide.

    Sinon plus personnellement je pense que la matière est une condensation d'énergie. Mais cela n'engage que moi!!!

  19. #18
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par pepejy Voir le message
    bonjour,

    Alors à mon tour, au risque de faire un truisme, on pourrait dire que la matière, c'est ce qui n'est pas vide.
    Dans le langage des physiciens c'est pas une bonne idée parceque le vide c'est quelquechose de précis.

    Sinon plus personnellement je pense que la matière est une condensation d'énergie. Mais cela n'engage que moi!!!
    Cela pourrait convenir si tu considères que la matière c'est de la masse qui est une forme particulière d'énergie. Ainsi le rayonnement (énergie de masse nulle) se condense en matière (énergie de masse non nulle).

  20. #19
    pepejy

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Dans le langage des physiciens c'est pas une bonne idée parceque le vide c'est quelquechose de précis.

    Désolé, j'en étais resté au vide classique. Mes élèves de CAP, auxquels j'enseigne les sciences ont du mal avec des concepts qui parfois nous paraissent évidents... Alors c'est vrai que je prend ce raccourcis pour leur expliquer ce qu'est la matière. C'est le mieux que j'ai trouvé... pour le moment.

    Cela pourrait convenir si tu considères que la matière c'est de la masse qui est une forme particulière d'énergie. Ainsi le rayonnement (énergie de masse nulle) se condense en matière (énergie de masse non nulle).
    c'est bien l'idée générale, que l'on retrouve dans l'équivalence masse-énergie...Je ne suis pas un spécialiste, mais pourrais-tu me dire si on a essayé de modéliser le concept de condention en terme de transitions de phases. Merci d'avance.

  21. #20
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    les propriétés collectives des fermions et des bosons sont différentes et donc la masse d'un neutron doit être différente d'un sneutron. Autrement dit le neutron et le sneutron sont non dégénérés et donc l'un ne peut pas être le supersymétrique de l'autre.
    Donc pas de supersymétrique pour le neutron car il n'est pas élémentaire.
    Si le quark était composé de sous fermions on dirait pas de squark?
    (ou j'ai mal compris la réponse.)

    Je pose la question de façon générale:
    La supersymétrie est elle une symétrie? (Comme peut l'etre C P T les translations etc.)
    C'est à dire en plus de laisser un lagrangien invariant, transforme t elle une réaction avec une certaine probabilité en une autre avec la meme probabilité?

  22. #21
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Si f est etat et sf son transformé par supersymetrie, a-t on
    <0|f1 f2 f3 f4|0> = <0|sf1 sf2 sf3 sf4|0>

  23. #22
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Je pose la question de façon générale:
    La supersymétrie est elle une symétrie? (Comme peut l'etre C P T les translations etc.)
    C'est à dire en plus de laisser un lagrangien invariant, transforme t elle une réaction avec une certaine probabilité en une autre avec la meme probabilité?
    Bonjour,

    Oui la supersymétrie est une nouvelle opération de symétrie qui laisse invariante le lagrangien du système (même chose pour l'action et l'hamiltonien). La principale conséquence d'une symétrie est la dégénerescence des niveaux d'énergie (ou des masses en particules élémentaires.).

    C'est pourquoi avec SU(5) on a d'abord essayé de rassembler tous les fermoins élémentaires dans un même multiplet. Cette idée pour l'instant est abandonnée (ou suspendue).

    Avec la supersymétrie on va obliger à ce que les multiplets soient composés de fermions et de bosons de même masse. En representation d'occupation (seconde quantification) on pourra écrire:

    H = h.w(n+1/2) + hw (m-1/2)

    Le premier est un hamiltonien de bosons et le second un hamiltonien de Fermions. Comme j'ai choisis la même valeur w on note que pour le couple (n=0 et m=1) l'hamiltonien est 2 fois dégénéré et represente un mélange boson/fermion a.|B> + b |F> et de même pour tout le spectre (m=n+1). Au passage on note que l'énergie du fondamental est zéro, ce qui est un élément important à l'avantage de la supersymétrie.

    A un niveau plus technique une symétrie d'un groupe continu est définit par une algébre de Lie sur l'espace vectoriel des générateurs, c'est le cas de l'espace-temps pour le groupe de Poincaré. L'extension à un groupe supersymétrique nécessite l'augmentation de l'espace des générateurs du groupe de Poincaré aux générateurs de la supersymétrie. Avec une nuance, les produits des générateurs ne sont plus des commutateurs, mais également interviennent des anticommutateurs, ce n'est plus tout à fait une algébre de Lie.

  24. #23
    Gwyddon

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Bonjour,

    Il ne faut pas non plus oublier que la supersymetrie, si elle existe, est de toute facon brisee donc...
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  25. #24
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Bonjour,

    Il ne faut pas non plus oublier que la supersymetrie, si elle existe, est de toute facon brisee donc...
    Donc.....

  26. #25
    Gwyddon

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Donc.....
    Donc les masses des superpartenaires ne sont pas identiques, donc les probabilites evoquees par alovesupreme ne sont pas egales, etc...
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  27. #26
    mariposa

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Donc les masses des superpartenaires ne sont pas identiques, donc les probabilites evoquees par alovesupreme ne sont pas egales, etc...
    C'est beau la supersymétrie.

    Au départ on a des rectangles. la supersymétrie exige que l'on ait des carrés. Comme la supersymétrie est brisée le carrés sont finalement des losanges.

  28. #27
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par Gwyddon Voir le message
    Il ne faut pas non plus oublier que la supersymetrie, si elle existe, est de toute facon brisee donc...
    Donc ce qui est interessant c'est quand elle n'est pas brisée!
    Les masses sont égales les probabilités aussi.
    Il fait sans doute trop chaud pour qu'y aie des neutrons et l'argument de Mariposa tombe.
    <0|f3 f3 f2 f1|0> = <0|sf3 sf3 sf2 sf1|0>
    si f3 est un fermion le terme de gauche doit etre nul alors le terme de droite aussi?
    Y avait il alors des agrégats de bosons
    (sf désigne le supersymétrique de f)

    La supersymétrie est elle totalement brisée aujourdui?

  29. #28
    Gwyddon

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Donc ce qui est interessant c'est quand elle n'est pas brisée!
    C'est-à-dire à très très haute énergie. Ce n'est pas pour demain que l'on observera cette échelle d'énergie

    Il fait sans doute trop chaud pour qu'y aie des neutrons et l'argument de Mariposa tombe.
    Pas sûr en terme de chaleur.. Les protons et les neutrons par exemple se forment assez tôt dans l'Univers primordial.

    Abstraction faite de tout ça, l'argument de mariposa reste pertinent : les propriétés collectives des fermions et des bosons sont très différentes. Un état lié de squarks par exemple est un condensat de Bose-Einstein, ce qui n'a pas les mêmes propriétés qu'un état lié de trois fermions à cause de propriétés statistiques très différentes.


    La supersymétrie est elle totalement brisée aujourdui?
    Absolument, vu que l'on n'observe pas de sélectron de même masse que l'électron par exemple
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  30. #29
    invite54165721

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    Bonjour Gwyddon

    Ce qui m'intrigue le plus c'est légalité des probabilité de
    systeme -> 2 bosons identiques et son image par symétrie
    systeme' -> 2 fermions identiques
    Il y a une erreur qqpart

  31. #30
    Karibou Blanc

    Re : la matière: des fermions (et des bosons?)

    C'est-à-dire à très très haute énergie. Ce n'est pas pour demain que l'on observera cette échelle d'énergie
    Je ne comprends pas quel sens donner à ta phrase. Si la susy est brisée à l'échelle Msusy alors à haute énergie (E>Msusy), les "effets" de la brisure seront paramétriquement de la forme de puissances positives de (Msusy/E). De sorte que la brisure "découple" completement pour E tendant vers l'infini, mais néanmoins ne passe deja plus tellement apercu pour E disons un ou deux ordres de grandeur supérieure à Msusy.
    Well, life is tough and then you graduate !

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