Comment se crée un photon??

[zapman]

Bijur!

Comment se crée un photon??
Si sa masse est nulle comment peut-il etre chargé d'energie?

Voila! Ô revoir
-----

[invite8ef897e4]

Salut !

Un photon est un grain d'energie electromagnetique. Il se cree lorsque (par exemple) un electron passe d'un etat a un autre d'energie mois elevee, dans une structure liee par l'interaction electromagnetique (EM).

Il n'a pas de masse pour des raisons tres fondamentales : cela est lie a une symmetrie dite "de jauge", qui n'est pas une veritable symmetrie mais plutot un moyen pratique de travailler dans le formalisme lagrangien avec de systemes contraints. Cette "symmetrie" est extremmement efficace pour decrire l'EM, tellement efficace qu'elle n'a jamais ete mise en defaut.

Evidemment, toute theorie doit etre confronte a l'experience. Or mesurer zero est impossible ! On peut seulement mettre une borne superieure a la masse du photon.

-> Les champs magnetiques statiques planetaires permettre de mettre une borne superieure a 6x10-16 eV avec une tres grande precision.

-> Roderic Lakes en 1998 avec une balance de Cavendish a ameliore ce resultat : 7x10-17 eV

-> Les champs magnetiques galactiques suggerent 3x10-27 eV mais avec une grande incertitude.

N.B. : 1 eV = 1.7x10-36 kg !!!

cf : http://pdg.lbl.gov/

[invite8ef897e4]

Ah oui !
j'ai oublie la seconde question

la formule correcte donnant l'energie d'une particule est (en relativite) :

ou
est l'energie est la masse est la vitesse de la lumiere et est l'impulsion.
En quelque sorte, toute l'energie du photon est sous forme d'impulsion, c'est-a-dire d'energie cinetique. La formule ou est la vitesse de la particule n'est qu'une approximation de la formule correcte precedente.

Si tu lis l'anglais, tu peu xvoir l'excellente discussion de John Baez

[Ludwig]

En faisant chauffer le filament de l'ampoule de ta lampe de poche

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite09c180f9]

Ah oui !
j'ai oublie la seconde question

la formule correcte donnant l'energie d'une particule est (en relativite) :

ou
est l'energie est la masse est la vitesse de la lumiere et est l'impulsion.
En quelque sorte, toute l'energie du photon est sous forme d'impulsion, c'est-a-dire d'energie cinetique. La formule ou est la vitesse de la particule n'est qu'une approximation de la formule correcte precedente.

Si tu lis l'anglais, tu peu xvoir l'excellente discussion de John Baez

Bonjour,
excuse mais p ne correspond pas à la quantité de mouvement? Peut-être que c'est la mâme chose que l'impulsion, mais personnellement je ne l'avais jamais vu écrit comme ça!!
De plus, (pour zapman car je pense que humanio le sait), c'est directement de cette formule que l'on arrive à la célèbre : E=mc² (pour p nulle biensûr!!)!

[zapman]

MERCI beaucoup pour les réponses très complete!


Mais pour l'anglais... je comprend à peu près mais arrivé ici: "Is there any experimental evidence that the photon has zero rest mass?"
sa parle des quanta je crois. Je voudrais des détailles sur ces quantum ou quanta!!


Et... autre question: j'ai vu dans un autre message que les neutron sont composé de quark c'est quoi exactement les quark? sa sert à quoi...?

Merci!

[deep_turtle]

Bonjour,

Effectue une recherche, pour les quarks : outil "recherche" dans la barre de menu du forum, ou commence à regarder sur google, la définition des quarks a dû être donnée 157 fois...

Pour la phrase en anglais, elle signifie "Y a-t-il le moindre indice expérimental que le photon ait une masse nulle ?" (le mot "evidence" est un peu difficile à traduire, c'est entre "indice" et "preuve"...).

[Photon]

Comment se crée un photon??

Une question qui m'intéresse aussi

Comment expliquer la couleur d'un objet ? Il reçoit des photons de toutes les couleurs mais n'en retransmet que certains. Que deviennent les autres ?

[BioBen]

Une question qui m'intéresse aussi

Comment expliquer la couleur d'un objet ? Il reçoit des photons de toutes les couleurs mais n'en retransmet que certains. Que deviennent les autres ?

Tout (ou presque) est là :
http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=26667
a+
ben

[zapman]

Bonjour,

Effectue une recherche, pour les quarks : outil "recherche" dans la barre de menu du forum, ou commence à regarder sur google, la définition des quarks a dû être donnée 157 fois...
.

Oups...


Et merci pour l'anglais!

[Gwyddon]

Pour expliquer la couleur, on peut utiliser le caractère ondulatoire de la lumière : la matière va absorber une partie de l'onde lumineuse qui la tape, et en réemettre une partie qui va expliquer sa couleur (car il y a une sélection des fréquences dans la réflexion, vu que l'onde incidente n'est pas monochromatique) ; cette "sélection" est liée à des propriétés de la matière qui est percutée.

Enfin, pour l'histoire de la masse nulle du photon, on peut se dire qu'un photon n'est pas une particule classique au même titre que l'électron ; ce n'est pas de la matière à proprement parler, et ne réagit donc pas de la manière intuitive que tu t'en fais. C'est une particule essentiellement quantique, et par exemple on peut superposer plusieurs photons si l'on veut, alors que l'on ne peut pas le faire avec les électrons (les premiers sont des bosons, les seconds sont des fermions)

[deep_turtle]

C'est une particule essentiellement quantique, et par exemple on peut superposer plusieurs photons si l'on veut, alors que l'on ne peut pas le faire avec les électrons (les premiers sont des bosons, les seconds sont des fermions)

Certes, mais c'est un peu confusant comme phrase... On peut superposer des états électroniques différents, et l'électron est tout aussi quantique que le photon. Je ne sais pas si tu niais ça, mais ta formulation est ambiguë.

[invite42a35b21]

En faisant chauffer le filament de l'ampoule de ta lampe de poche

J'aime bien aussi cette réponse. Le topic
http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=26667
complète bien ce présent topic, mais je n'y ai pas trouvé ces simples compléments : l'électron qui aquière de l'énergie n'est pas forcément stable et doit libérer de l'énergie pour retomber sur l'orbite inférieure,en libérant un photon.

Pour revenir à la lampe de poche (pourquoi de poche ?) le phénomène est que l'énergie électrique apportée au réseau cristallin du métal conducteur (filament de tungstène par exemple) excite les électrons de ce réseau et produit le phénomène déjà décrit. Pour la réflexion : énergie lumineuse, pour la production de lumière par source électrique : énergie électrique.

[zapman]

on peut superposer plusieurs photons si l'on veut

??
Comment expliquez-vous cela?

Si on croise deux rayons lumineux, vont-ils avoir un effet quelconque l'un sur l'autre?

[deep_turtle]

En première approximation, les ondes électromagnétiques sont linéaires, elles s'ajoutent quand elles se croisent, mais sans intéragir.

Ceci devient faux pour des énergies élevées, et les photons peuvent interagir ensemble. Il peuvent par exemple donner naissance à de la matière.

[Gwyddon]

oups pardon pour ma formulation très ambigüe, évidemment les électrons sont aussi des particules quantiques !

Je voulais juste insister sur la différence assez importante entre l'électron (c'est un fermion, de spin 1/2 - grossièrement quand il tourne sur lui-même, un demi-tour suffit pour qu'il se retrouve dans le même état qu'au départ - et qui vérifie donc le principe d'exclusion de Pauli) et le photon, qui est un boson, de spin 1, et qui ne vérifie pas le principe d'exclusion de Pauli

D'avance pour les spécialistes, je sais parfaitement que l'explication que j'ai donnée du spin est très grossière (comment un point peut-il tourner sur lui-même ?! ) mais c'est une première approche pour "sentir" le concept de spin.

Enfin je précise qu'une particule en MQ est caractérisée par 4 nombres quantiques : le nombre quantique principal (qui quantifie l'énergie) le nombre quantique secondaire (il quantifie le moment cinétique) le nombre quantique magnétique (il quantifie le moment magnétique, ou encore la projection du moment cinétique sur un axe privilégié) et le nombre quantique de spin (il quantifie le moment cinétique spinoriel, ou encore le moment magnétique spinoriel vu qu'il y a un lien entre les deux). Ainsi, le principe de Pauli stipule que deux fermions ne peuvent se retrouver dans le même état quantique.

Julien

[invite79a98872]

Enfin je précise qu'une particule en MQ est caractérisée par 4 nombres quantiques

Ceci correspond au nombres quatiques de la physique atomique, mais sache qu'en physique des particules nous utilisons beaucoup plus de nombre quantiques que ça : isospin, étrangeté, charge leptonique ...

Tes explications sur le spin et le principe de Pauli ne sont pas très claires mais en gros c'est ça.

[bardamu]

En première approximation, les ondes électromagnétiques sont linéaires, elles s'ajoutent quand elles se croisent, mais sans intéragir.

Ceci devient faux pour des énergies élevées, et les photons peuvent interagir ensemble. Il peuvent par exemple donner naissance à de la matière.

Salut,
il y a d'ailleurs un truc qui n'est pas très clair pour moi sur ce passage d'une énergie non-massique à une énergie massique.
Sauf erreur, au moins dans le cadre des phénomènes radioactifs, l'emission d'un photon correspond à une perte de masse selon E=mc2.
La réception d'un photon correpond-elle à une augmentation de masse ? Est-ce que la masse propre de l'électron varie selon son niveau d'excitation ?
Et comment explique-t-on le changement du type d'interaction, la "transmutation" de l'énergie d'un champ électomagnétique à un champ gravitationnel et vice versa ?
Le point me semble sensible du fait que la gravitation est décrite par la Relativité et l'interaction électromagnétique par la physique quantique, et que leurs concepts ne sont pas les mêmes.

[deep_turtle]

Oui, la masse d'un système excité est supérieure à celle d'un système non excité (ça a d'ailleurs été discuté il n'y a pas longtemps).

Quant à la "transmutation" dont tu parles elle n'a pas lieu. Ce n'est pas la masse qui crée un champ gravitationnel mais toute forme d'énergie. Le photon, avan tde donner naissance à des particules, était déjà la source d'un champ gravitationnel !

En fait l'électromagnétisme rentre assez bien dans le cadre de la relativité générale, car la théorie de Maxwell est relativiste, au sens restreint au moins (c'est d'ailleurs en étudiant la propagation de la lumière que la relativité restreinte a été mise sur pied...).

[invite8ef897e4]

juste une petite precision

Je voulais juste insister sur la différence assez importante entre l'électron (c'est un fermion, de spin 1/2 - grossièrement quand il tourne sur lui-même, un demi-tour suffit pour qu'il se retrouve dans le même état qu'au départ - et qui vérifie donc le principe d'exclusion de Pauli) et le photon, qui est un boson, de spin 1, et qui ne vérifie pas le principe d'exclusion de Pauli

D'avance pour les spécialistes, je sais parfaitement que l'explication que j'ai donnée du spin est très grossière (comment un point peut-il tourner sur lui-même ?! ) mais c'est une première approche pour "sentir" le concept de spin.

ceci est une tres bonne intervention mais il me semble que la partie rouge est une erreur d'inattention ! Ce qui est si contre-intuitif et difficile a expliquer, c'est que precisemment les particules de spin 1/2 ne reviennent pas sur elles-memes apres une rotation de !!! Plus precisemment, la fonction d'onde change de signe sous une telle rotation que nous avons l'habitude de considerer comme equivalente a l'indentite (i.e. pas de rotation). Notez bien que le signe de la fonction d'onde (et plus generalement sa phase) n'est pas observable, seul le module au carre donne la probabilite de presence et est observable.

Evidemment, si l'on effectue une rotation de , soit deux tours complets, alors la fonction d'onde change deux fois de signe, et donc est invariante : en fait, il est possible de montrer en toute generalite que toute rotation de est equivalente a l'identite.

[Gwyddon]

désolé pour cette coquille, et merci pour la rectification

[invite8ef897e4]

Je me rappelle d'une ancienne discussion qui parlait du spin.
ici

désolé pour cette coquille, et merci pour la rectification

Je t'en prie, merci a toi aussi pour tes interventions

[bardamu]

Oui, la masse d'un système excité est supérieure à celle d'un système non excité (ça a d'ailleurs été discuté il n'y a pas longtemps).

Quant à la "transmutation" dont tu parles elle n'a pas lieu. Ce n'est pas la masse qui crée un champ gravitationnel mais toute forme d'énergie. Le photon, avan tde donner naissance à des particules, était déjà la source d'un champ gravitationnel !

En fait l'électromagnétisme rentre assez bien dans le cadre de la relativité générale, car la théorie de Maxwell est relativiste, au sens restreint au moins (c'est d'ailleurs en étudiant la propagation de la lumière que la relativité restreinte a été mise sur pied...).

C'est vrai, j'avais oublié que c'était toute forme d'énergie qui entrait en jeu.
Mais du coup me vient une question : le changement de niveau d'énergie se fait par quanta et on aurait donc en conséquence une variation quantique du champ gravitationnel.
La Relativité Générale est réputée non-quantifiable aussi comment est pris en compte cette variation quantique ?
Et le graviton ne doit-il pas avoir un rapport à la quantification électromagnétique ?
En effet, si l'énergie gravitationnelle doit suivre la variation de l'énergie électromagnétique, intuitivement je dirais qu'il faut un certain rapport entre les quanta de l'un et l'autre champ. Ce serait d'ailleurs aussi valable par rapport au gluon.
Y'a-t-il un équivalent de E=hv pour le graviton ?

Mais je crains de sortir du sujet...

P.S. : j'ai pas trouvé le sujet où la question de la masse d'un système excité a été discutée. Si tu as le lien...

[deep_turtle]

Mais du coup me vient une question : le changement de niveau d'énergie se fait par quanta et on aurait donc en conséquence une variation quantique du champ gravitationnel.

Ben non, pour exactement la même raison : quand un atome change d'état, il le fait parce que l'énergie était là et lui a permis de le faire. Il n'y a donc aucune discontinuité de la densité d'énergie dans le voisinage de l'atome, et pas de discontinuité du champ gravitationnel.

pour ton PS, la discussion que je mentionnais est celle-là :

Pile neuve / pile usagée

[bardamu]

Ben non, pour exactement la même raison : quand un atome change d'état, il le fait parce que l'énergie était là et lui a permis de le faire. Il n'y a donc aucune discontinuité de la densité d'énergie dans le voisinage de l'atome, et pas de discontinuité du champ gravitationnel.

Est-ce si simple ?
En MQ, peut-on dire que l'énergie était dans le voisinage ?
N'y a-t-il pas aussi en électrodynamique quantique l'intervention d'un nuage de particules virtuelles autour de l'électron ? Quid de la masse nue et de la masse habillée de l'électron ?
En fait, j'ai dans mes sources un cours de 1994 sur le sujet que je n'ai pas eu le courage d'étudier réellement mais l'affaire ne me semblait pas simple.
Pour ceux que ça intéresse, c'est niveau maîtrise (Master aujourd'hui ?) ici : http://cel.ccsd.cnrs.fr/cours/cel-6/cel-6.html

pour ton PS, la discussion que je mentionnais est celle-là :

Pile neuve / pile usagée

Merci.

[zapman]

Attendez!!

"un demi-tour suffit pour qu'il se retrouve dans le même état qu'au départ "

Pourquoi? sa tourne?

Posté par humanio: "les particules de spin 1/2 ne reviennent pas sur elles-memes apres une rotation de !!!"

C'est quoi la rotation de 2...

ET ça veut dire quoi le spin?

Voila merci!

[deep_turtle]

"un demi-tour suffit pour qu'il se retrouve dans le même état qu'au départ "
Pourquoi? sa tourne?

Non ça ne tourne pas, il s'agit d'une symétrie. Comme quand tu dis "ma main droite est l'image de ma main gauche dans un miroir", tu ne transformes jamais ta main droite en ta main gauche en faisant effectivement la transfo... Ici c'est pareil, si tu prends l'électron, et si tu lui fais faire un tour sur lui-même, la fonction d'onde change de signe. Au bout de 2 tours la fonction d'onde rechange de signe et donc revient à sa valeur de départ.

[zapman]

"Ici c'est pareil, si tu prends l'électron, et si tu lui fais faire un tour sur lui-même, la fonction d'onde change de signe. Au bout de 2 tours la fonction d'onde rechange de signe et donc revient à sa valeur de départ."

Désolé mais c'est pas très claire

[invite8ef897e4]

Salutr Zap !
desole si je n'etais pas clair. Comme la dit deep_turtle, il s'agit de l'etude des symetries, il ne faut pas imaginer des objets qui tournent tout seuls, en encore moins sur eux-memes. Donc voila : il y a un electron quelque part, et un centre de rotation ailleurs. Une rotation de c'est "un tour complet" autour de ce centre. Une rotation de c'est un demi-tour donc Tu peux lire le lien plus haut, cela devrait rendre les choses moins obscures.

[deep_turtle]

Ici c'est pareil, si tu prends l'électron, et si tu lui fais faire un tour sur lui-même, la fonction d'onde change de signe. Au bout de 2 tours la fonction d'onde rechange de signe et donc revient à sa valeur de départ.

Désolé mais c'est pas très claire

Qu'est ce que tu ne comprends pas dans la phrase que tu as soulignée ? Le terme "fonction d'onde" ? ou le fait qu'une fonction d'onde puisse changer de signe ? ou le fait qu'elle le fasse dans ce cas particulier ?