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Particule virtuelle ?



  1. #1
    erik

    Particule virtuelle ?


    ------

    Bonjour à tous,

    j'ai visionné trois conférences sur le site http://www.cite-sciences.fr/francais...e/v2/index.htm .
    Les conférenciers parlent des diagrammes de feynman et d'échange de particules virtuelles.

    Je n'arrive pas à comprendre si ces particules sont réellement virtuelles (juste un artifice mathématiques pour représenter l'interaction) ou si on les nomme virtuelles parce que impossible à détecter ?

    Bref : elles existent ou pas ces particules ??

    -----

  2. #2
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par erik Voir le message
    Bonjour à tous,

    j'ai visionné trois conférences sur le site http://www.cite-sciences.fr/francais...e/v2/index.htm .
    Les conférenciers parlent des diagrammes de feynman et d'échange de particules virtuelles.

    Je n'arrive pas à comprendre si ces particules sont réellement virtuelles (juste un artifice mathématiques pour représenter l'interaction) ou si on les nomme virtuelles parce que impossible à détecter ?

    Bref : elles existent ou pas ces particules ??
    Bonjour,

    Il y a eu beaucoup de discussions sur les particules virtuelles. En fait les particules virtuelles sont comme les images virtuelles, elles n'existent pas.

    les particules virtuelles apparaissent uniquement dans un calcul de perturbations (les diagrammes de Feymann). Dans le contexte mathématique de perturbations elles representent la propagation de l'interaction. L'appellation particule virtuelle (photon virtuelle) est liée au fait que les élements de matrices (propagateur) dans ce contexte sont les mêmes que ceux de la propagation d'un photon réel.

    C'est donc une facilité de langage, largement utilisée, d'appeler un même élément de matrice photon réel ou photon virtuel suivant que celui-ci apparait dans un contexte de perturbation ou dans un cas où il se propage réellement.

    On peut détecter un photon (avec un photodétecteur) mais on ne détectera jamais un photon virtuel puisqu'il n'existe pas.

  3. #3
    vaincent

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Il y a eu beaucoup de discussions sur les particules virtuelles. En fait les particules virtuelles sont comme les images virtuelles, elles n'existent pas.
    bonjour,

    (étonnant de ta part cette phrase). Si les particules virtuelles n'existaient pas, il en serait de même des interactions fondamentales, or ce n'est pas le cas il me semble !

    Ces particules n'ont rien de différents avec les particules réelles(même masse, même spin, même charges,etc..) à part le fait que leur temps de vie est très faible et est compatible avec la relation d'incertitude d'Heinsenberg temps-énergie (comme c'est le cas d'ailleurs de toutes les particules, je veux simplement dire par là qu'une particule d'énergie E peut exister durant un temps de l'ordre de hbar/E)

    Il se peut très bien également qu'une particule soit considérée comme réelle pendant un certains temps puis devienne virtuelle, au sens d'une particule émise et absorbée (patte interne d'un diagramme de Feynman). C'est par exemple le cas lorsqu'un photon est émis par un électron (disons par rayonnement synchrotron). Ce rayonnement est bien réel, et pourtant lorsqu'il va être détecté, il va intéragir avec un électron du détecteur en étant absorbé, et devient une patte interne du diagramme de Feynman correspondant, i.e. un photon virtuel. Tout dépend du point de vue temporel donc.

    Le terme "virtuel" est un "poids de l'histoire" de la terminologie scientifique auquel il faut faire très attention.

    Pour finir, le terme de particule virtuelle est également associé à la notion de vide quantique, où dans un volume très réduit, un nombre énorme de particules apparaissent et disparaissent toujours dans le cadre de la relation d'incertitude, mais même si ce temps d'existence est très court, ces particules existent bel et bien !

  4. #4
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par vaincent Voir le message
    bonjour,

    (étonnant de ta part cette phrase). Si les particules virtuelles n'existaient pas, il en serait de même des interactions fondamentales, or ce n'est pas le cas il me semble !
    Bonjour,

    Lorsque j'écris cela çà étonne tout le temps. Imagine une seconde que tu puisses résoudre tous les problèmes par des méthodes non perturbatives. La notion de particules virtuelles s'envole avec la disparition des techniques de perturbations. Cela ne fait pas disparaitre pour autant les interactions fondamentales.


    Ces particules n'ont rien de différents avec les particules réelles(même masse, même spin, même charges,etc..) à part le fait que leur temps de vie est très faible et est compatible avec la relation d'incertitude d'Heinsenberg temps-énergie (comme c'est le cas d'ailleurs de toutes les particules, je veux simplement dire par là qu'une particule d'énergie E peut exister durant un temps de l'ordre de hbar/E)
    Pour moi les temps de vie des particles virtuelles et des particules réelles n'ont rien à voir.

    Une particule réelle a une durée de vie finie parcequ'elle n'est pas dans un état propre. elle n'est pas dans un état propre parcequ'elle est couplée à un continum (ou plusieurs). D'ailleurs le concept de particule dans ce contexte est limité par la force du couplage qui se traduit par une largeur de raie tellement grande que l'on ne peut lui attribuer une énergie et donc une identité.

    Ce que j'écris-ci dessus n'est lié en aucune façon au langage de perturbation. Cela ne peut pas se transposer aux particules virtuelles.


    Il se peut très bien également qu'une particule soit considérée comme réelle pendant un certains temps puis devienne virtuelle, au sens d'une particule émise et absorbée (patte interne d'un diagramme de Feynman).
    .
    elle est ici virtuelle.

    C'est par exemple le cas lorsqu'un photon est émis par un électron (disons par rayonnement synchrotron). Ce rayonnement est bien réel, et pourtant lorsqu'il va être détecté, il va intéragir avec un électron du détecteur en étant absorbé, et devient une patte interne du diagramme de Feynman correspondant, i.e. un photon virtuel. Tout dépend du point de vue temporel donc.
    Quand ton photon issu d'un rayonnement synchrotron est absorbé par un électron, ce dernier change d'état d'énergie et je ne voie pas en quoi ce photon jadis réel est devenu un photon virtuel. C'est très curieux ton raisonnement.

    Le terme "virtuel" est un "poids de l'histoire" de la terminologie scientifique auquel il faut faire très attention.
    En général je dis que c'est du jargon de métier (dont il ne faut pas abuser)

    Pour finir, le terme de particule virtuelle est également associé à la notion de vide quantique, où dans un volume très réduit, un nombre énorme de particules apparaissent et disparaissent toujours dans le cadre de la relation d'incertitude, mais même si ce temps d'existence est très court, ces particules existent bel et bien !
    C'est beaucoup plus transparent de dire que le vide électromagnétique est l'état d'énergie H le plus bas et que les grandeurs physiques qui ne commutent pas avec H comme le champ électrique fluctue autour d'une valeur moyenne nulle et que ce champ électrique perturbe un atome dans un état excité pour l'amener dans son état fondamental. pas besoin de photons virtuels et de principe de soi-disant incertitude d'Heisenberg.

    En bref si tu veux me convaincre que les photons virtuels existent, il faut que tu me trouves une situation physique qui nécessite le concept de photon virtuel et bien entendu en dehors de toute référence à un calcul de perturbation.

    Quand on calcul la trajectoires des planètes en tenant compte des interactions entre planètes on trouve que tous les paramètres qui définissent une ellipse non perturbée oscillent avec une fréquence lente. cela résulte d'un calcul de perturbation. Est-il nécessaire pour autant d'inventer un vocabulaire spécifique pour expliquer les évolutions?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invite54165721

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par vaincent Voir le message
    Ces particules n'ont rien de différents avec les particules réelles(même masse, même spin, même charges,etc..) à part le fait que leur temps de vie est très faible et est compatible avec la relation d'incertitude d'Heinsenberg temps-énergie (comme c'est le cas d'ailleurs de toutes les particules, je veux simplement dire par là qu'une particule d'énergie E peut exister durant un temps de l'ordre de hbar/E)
    Bonjour,

    A part que les particules virtuelles n'ont pas les masses au repos de leurs homologues réels.
    Voir par example l' électron virtuel dans l' effet Compton.
    Je penche aussi comme Mariposa pour dire que ce sont des choses qui apparaissent et disparaissent dans un certain type de calcul.

  7. #6
    vaincent

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Pour moi les temps de vie des particles virtuelles et des particules réelles n'ont rien à voir.
    c'est pourtant la définition exacte en TQC appliqué à la physique des particule. Une particule virtuelle est décrite par un propagateur, et la particule se propage réellement dans l'espace ! Ce propagateur pour un photon est de la forme , où est la pseudo-norme au carré de sa 4-impulsion. Ce terme n'est pas nul car le photon n'est pas sur couche de masse, et s'exprime généralement comme la différence de l'impulsion entrante et de l'impulsion sortante du vertex. Sinon est-ce-que tu pourrais m'expliquer comment se propage l'interaction entre deux fermions ?

    C'est beaucoup plus transparent de dire que le vide électromagnétique est l'état d'énergie H le plus bas et que les grandeurs physiques qui ne commutent pas avec H comme le champ électrique fluctue autour d'une valeur moyenne nulle et que ce champ électrique perturbe un atome dans un état excité pour l'amener dans son état fondamental. pas besoin de photons virtuels et de principe de soi-disant incertitude d'Heisenberg.
    aussi transparent qu'un vide remplie de fluctuations quantique ! Je ne vois pas ce que viens faire un atome dans l'histoire. On parle de vide quantique qui est justement un système physique isolé où aucun champs extérieur, ni de particule ou atome stable n'est présent. Je suis désolé mais c'est bel et bien la relation d'incertitude et l'équivalence masse énergie qui définie ce qu'est un vide quantique. La relation d'incertitude autorise un empreint d'énergie au vide (deltaE, pendant un temps de l'ordre de hbar/deltaE), et l'équivalence masse-énergie montre qu'il y a une probabilité non-nulle que cette énergie se transforme en matière. La conservation de la charge, elle, n'autorise que la création de paires particule-antiparticule (massique j'entend).

    C'est d'ailleurs tout l'objet de la renormalisation. En QED la considération d'une charge nue pour l'électron amène à des divergences dans le calcul des amplitudes de diffusions, mais lorsque l'on considère la vrai charge vue effectivement par un observateur (qui peut très bien être un électrons), et donc qui tiens compte des paires électrons-positrons à temps de vie très court qui entourent un électrons, les divergences disparaissent.

    En bref si tu veux me convaincre que les photons virtuels existent, il faut que tu me trouves une situation physique qui nécessite le concept de photon virtuel et bien entendu en dehors de toute référence à un calcul de perturbation.
    La théorie des perturbations ne fournie pas une fausse (ou effective) vision de la réalité physique, elle n'en est qu'une approximation, et à l'infini devient exacte. Tout le monde c'est bien qu'en QED un photon virtuel, ou même un électron virtuel, n'est pas virtuel au sens propre et existe bel et bien. Ce terme virtuel à été proposé car ces particules ce permettent de ne pas repecter la conservation de l'énergie lors d'un temps très court, mais cela est permis justement par la relation d'incertitude. C'est la base de la base du B.A BA.
    D'ailleurs la discussion est étrange, car je n'émet pas d'avis sur un sujet, je ne fait qu'un constat du consensus. Il n'y a pas de place à la subjectivité dans un consensus, et donc tout le monde est censé avoir le même avis sur un sujet très bien connue et maîtrisé, bien entendu jusqu'à ce que quelqu'un propose une nouvelle théorie qui généralise l'ancienne.
    Dernière modification par vaincent ; 14/12/2008 à 16h00.

  8. #7
    vaincent

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par alovesupreme Voir le message
    Je penche aussi comme Mariposa pour dire que ce sont des choses qui apparaissent et disparaissent dans un certain type de calcul.
    en QED, lorsque l'on s'attarde à effectuer les calculs des termes renormalisant du propagateur du photon par exemple à l'ordre e2, on est amené à calculer le tenseur de polarisation du vide(le photon se transforme en une paires électrons-positrons qui, très rapidement(en un temps donné par la relation d'incertitude) s'annihile en un photon. La prise en compte de cette fluctuation quantique du vide montre qu'il est nécessaire que toutes ces particules virtuelles existent bel et bien, et doivent faire partie de la réalité physique de la théorie(ce ne sont pas les mêmes particules virtuelles qui apparaissent pour "éliminer" les particules virtuelles initiales, c'est plus compliqué que cela). Ce n'est pas un artefact mathématique, mais une meilleure compréhension de la nature des interactions fondamentales en lien avec la nature du vide quantique.
    Je sais que ces calculs ne sont pas forcéments simples, mais il n'y a qu'en les faisant effectivement que l'on comprend réellement ce qui passe, et permet de lever le mysticisme qui les entourent. Ces calculs permettent de palper la réalité physique du plus près qu'il soit possible.

  9. #8
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par vaincent Voir le message
    c'est pourtant la définition exacte en TQC appliqué à la physique des particule. Une particule virtuelle est décrite par un propagateur, et la particule se propage réellement dans l'espace ! Ce propagateur pour un photon est de la forme , où est la pseudo-norme au carré de sa 4-impulsion. Ce terme n'est pas nul car le photon n'est pas sur couche de masse, et s'exprime généralement comme la différence de l'impulsion entrante et de l'impulsion sortante du vertex. Sinon est-ce-que tu pourrais m'expliquer comment se propage l'interaction entre deux fermions ?
    J'espère que tu comprends que je ne remet pas en cause TQC. D'ailleurs dans TQC ou plus concretement dans le modèle standard il n' a pas de particules virtuelles, il n' y a que des particules réelles. les particules virtuelles sont liées corps et âme au calcul de perturbations.

    On parle de vide quantique qui est justement un système physique isolé où aucun champs extérieur, ni de particule ou atome stable n'est présent. Je suis désolé mais c'est bel et bien la relation d'incertitude et l'équivalence masse énergie qui définie ce qu'est un vide quantique.
    C' est bien plus simple que çà. Le vide électromagnétique c'est l'état d'énergie fondamental du champ électromagnétique. C'est donc l'équivalent de l'état fondamental d'un atome. Rien à voir avec le soi-disant principe d'incertitude d'Heisenberg. L'état fondamental a une valeur "precise" qui vaut Sigma (sur les k) de 1/2 h.c.k une valeur dérangeante parcequ'inifinie. Oh miracle cette valeur est stricterment nulle dans une théorie supersymétrique).

    La relation d'incertitude autorise un empreint d'énergie au vide (deltaE, pendant un temps de l'ordre de hbar/deltaE), et l'équivalence masse-énergie montre qu'il y a une probabilité non-nulle que cette énergie se transforme en matière. La conservation de la charge, elle, n'autorise que la création de paires particule-antiparticule (massique j'entend).
    Si je suis ton raisonnement, a partir du vide électromagnétique je peux avoir création de matière. Pourrais-tu me donner des références expérimentales d'un tel phénomène!

    C'est d'ailleurs tout l'objet de la renormalisation. En QED la considération d'une charge nue pour l'électron amène à des divergences dans le calcul des amplitudes de diffusions, mais lorsque l'on considère la vrai charge vue effectivement par un observateur (qui peut très bien être un électrons), et donc qui tiens compte des paires électrons-positrons à temps de vie très court qui entourent un électrons, les divergences disparaissent.
    La renormalisation en TQC est un exploit purement mathématique (les mathématiciens ont toujours dénoncé ce bricolage génial" et ont fini par résoudre proprement le problème en algébtre de Hopt) qui permet de faire un cacul de perturbation malgré le fait que l'on ne sache pas où tronquer le calcul (puisque l'on ne connait pas la physique à courte distance).

    Par ailleurs le calcul dont tu fais allusion ou une charge nue est écrantée par les paires électrons-positrons virtuels n'a rien d'original puisque ce calcul est classique en physique du solide puisqu'il s'agit de l'écrantage d'une charge électrique dans un milieu polarisable ou la déformation est representée par des paires électrons-trous (virtuels pour reprendre le vocabulaire). Aucun physicien ne considère pour autant qu'il y a des électons virtuels et des trous virtuels!.

    La théorie des perturbations ne fournie pas une fausse (ou effective) vision de la réalité physique, elle n'en est qu'une approximation, et à l'infini devient exacte.
    Un calcul de perturbation fonctionne bien uniquement quand la série converge. Dans 99% des cas les problèmes ne relèvent pas d'un cacul de perturbation. C'est pourquoi existe cette grande problématique que l'on appelle le problème à N corps. Dans le contexte des particules élémentaires il y a l'exemple de la chromodynamique quantique ou on se sait pas résoudre les problèmes en perturbation. Par exemple pour un proton on développe le modèle de sac ou mieux les modèles de skyrmions. Dans les 2 cas il n' ya pas de particules virtuelles et pour cause il n'y a pas de calcul de perturbations.!!!!

    Tout le monde c'est bien qu'en QED un photon virtuel, ou même un électron virtuel, n'est pas virtuel au sens propre et existe bel et bien. Ce terme virtuel à été proposé car ces particules ce permettent de ne pas repecter la conservation de l'énergie lors d'un temps très court, mais cela est permis justement par la relation d'incertitude. C'est la base de la base du B.A BA.

    Non le BABA c'est que le principe de conservation de l'énergie d'un système isolé est absolue et cela n'a rien à voir avec le principe d'incertitude d'Heisenberg.

    Par contre lorsqu'un système est en interaction on ne peut pas lui attribuer une énergie précise. L'exemple standard sont les niveaux d'énergie excités d'un atome. Ces derniers sont couplés au champ électromagnétique (impossible de débrancher l'interaction). On traduit cela en disant que les niveaux sont élargies en même que déplacés (On appele çà self énergie). La partie imaginaire represenant la durée de vie. Tout cela est d'ailleurs bien connue dans la physique classique (voir la perte d'énergie d'un oscillateur mécanique couplé à un degré de liberté en nombre infini).

    ]
    D'ailleurs la discussion est étrange, car je n'émet pas d'avis sur un sujet, je ne fait qu'un constat du consensus. Il n'y a pas de place à la subjectivité dans un consensus, et donc tout le monde est censé avoir le même avis sur un sujet très bien connue et maîtrisé, bien entendu jusqu'à ce que quelqu'un propose une nouvelle théorie qui généralise l'ancienne.
    Il y a une très grande confusion de ta part entre 2 choses qui sont les techniques de calcul et la physique et surtout leurs relations. A aucun moment je n'ai contesté les grands cadres théoriques. Par contre j'insiste pour dire que la théorie des perturbations est completement en dehors des cadres théoriques. On fait de la théorie des perturbations à défaut de mieux.

    j'attends avec impatience ta proposition qui montrerait qu'une particule virtuelle à un sens en dehors d'un cadre perturbatif. Je te propose même de consulter tous les physiciens et même d'organiser un colloque international sur la question.

  10. #9
    vaincent

    Re : particule virtuelle ?

    ok, je vois que c'est peine perdu...

    je réagirai tout de même sur un point :

    Si je suis ton raisonnement, a partir du vide électromagnétique je peux avoir création de matière. Pourrais-tu me donner des références expérimentales d'un tel phénomène!
    rien de plus simple, cf : http://fr.wikipedia.org/wiki/Moment_...9tique_anormal

    la non-prise en compte des fluctuations quantiques du vide (diagrammes d'ordres supérieur), n'aurait pas permis d'obtenir une telle précision.

    La théorie des perturbation est le reflet de l'échelle d'énergie(inversement à l'échelle de distance) à laquelle est étudiée l'interaction. Plus l'étude nécessite des niveaux d'énergies est élevées (plus les distances sont courtes), plus l'on aura besoins de tenir compte de diagrammes d'ordres supérieur. Elle permet de comprendre rééllement ce qui se passe, plutôt qu'un calcul abrupte et denué de sens physique. Il n'y pas 2 réalités physique, mais une seule. Que l'on utilise la théorie des perturbations ou pas, elle reste la même. Le calcul parturbatif permet de révéler une partie de cette réalité (les fluctuation quantiques du vide et l'augmentation du nombre de particules virtuelles(bien réelles!) avec l'énergie), le calcul abrupte non.
    En QCD les chose sont différentes, car la constante de couplage est relativement élevée même à haute énergie(de l'ordre de 0.3 même à 200GeV, cf. URHIC), et l'on utilise alors des calculs sur réseaux très lourds effectués numériquement qui permettent une approche non-perturbative d'une interaction à couplage fort. En effet aucune particule virtuelle n'est nécessaire dans ce type de calcul, car précisément, la physique de l'interaction est cachée dans une boîte noire inviolable. Seule la théorie des perturbations permet d'entrouvrir la boîte et de voir ce qui s'y passe(même si le résultat est très imprécis, le but ici étant de comprendre la physique). Et que s'y passe t'il ? ----> créations de paires quarks-antiquarks et de gluons. Tiens comme c'est étonnant !!

  11. #10
    invite34596000666

    Re : particule virtuelle ?

    Bien sûr que ces particules n'existent pas…
    Prends deux aimants. Il y a interaction électrostatique, donc échange de photons virtuels… Et pourtant, on les voit pas ces photons virtuels, les aimants ne « brillent » pas…

  12. #11
    Rincevent

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Si je suis ton raisonnement, a partir du vide électromagnétique je peux avoir création de matière. Pourrais-tu me donner des références expérimentales d'un tel phénomène!
    effet Hawking, création de particules en cosmologie en raison de l'expansion de l'Univers, etc...
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  13. #12
    Karibou Blanc

    Re : particule virtuelle ?

    la non-prise en compte des fluctuations quantiques du vide (diagrammes d'ordres supérieur), n'aurait pas permis d'obtenir une telle précision.
    Il y a une chose qui est sure, et c'est ce que Mariposa essaie de dire depuis quelques messages : Les particules virtuelles sont une facon de modéliser les interactions (lorsqu'elles sont en couplage faible), en ce sens elles n'existent pas. Maintenant personne ne dit que l'aspect quantique de ces interactions n'existent pas. Tout le monde sait qu'il existe le Lamb shift, que le couplage de QED évolue avec l'énergie car le vide quantique est polarisable etc...
    Néanmoins, ces effets physiques n'impliquent en rien l'existence physique de particules virtuelles, elles sont justes une béquille qui marche pas trop mal en couplages faibles pour "approximer" le solution exacte (ie le dev perturbatif). Si on connaissait des techniques de résolutions exactes, alors on connaitrait les états propres de la théorie en interaction (qui sont différents des états de particules libres) et calculerait des sections efficaces quantiques sont faire intervenir de particules virtuelles (qui sont intrinséquement liés à la théorie des perturbations). Encore une fois lorsque le couplage est faible on peut approcher les états propres par des particules libres et interpréter les interactions comme l'échange de ces particules libres, qu'on appelle dans ce cas virtuelles car pas sur couche de masse. Mais c'est juste un formalisme.
    La renormalisation comme tu le dis est juste un formalisme, tout comme l'annulation des divergences en théorie des perturbations, ca n'a rien de physique, ce qui est bel et bien physique c'est le running des couplages.
    Well, life is tough and then you graduate !

  14. #13
    Karibou Blanc

    Re : particule virtuelle ?

    La théorie des perturbation est le reflet de l'échelle d'énergie(inversement à l'échelle de distance) à laquelle est étudiée l'interaction. Plus l'étude nécessite des niveaux d'énergies est élevées (plus les distances sont courtes), plus l'on aura besoins de tenir compte de diagrammes d'ordres supérieur.
    Il n'y a pas un lien direct avec l'ordre en theorie des perturbations et l'énergie. On réalise toujours un développement en constante de couplages (qui au passage n'ai rien d'autre qu'un développement en puissance de hbar lorsqu'on se replace dans un systeme d'unite SI). Maintenant c'est vrai que le couplage est fonction de l'énergie, mais si tu prends le secteur electrofaible alors plus tu montes en énergie, en principe moins tu as besoin d'ordre supérieur pour atteindre la meme précision de calcul, car la couplage est plus faible.

    Elle permet de comprendre rééllement ce qui se passe, plutôt qu'un calcul abrupte et denué de sens physique.
    Sauf que si le couplage est d'ordre un, alors on ne comprends plus rien avec le dev perturbatif, il devient alors dénué de sens physique. Les états utilisés ne sont pas de bonnes approximations des états propres du système.

    Et puis le dev perturbatif ne fait pas tout, il y a les symétries, les courants conservés etc, tout cela a un sens physique au dela des perturbations.
    Well, life is tough and then you graduate !

  15. #14
    Karibou Blanc

    Re : particule virtuelle ?

    La prise en compte de cette fluctuation quantique du vide montre qu'il est nécessaire que toutes ces particules virtuelles existent bel et bien, et doivent faire partie de la réalité physique de la théorie(ce ne sont pas les mêmes particules virtuelles qui apparaissent pour "éliminer" les particules virtuelles initiales, c'est plus compliqué que cela). Ce n'est pas un artefact mathématique, mais une meilleure compréhension de la nature des interactions fondamentales en lien avec la nature du vide quantique.
    On ne peut pas etre aussi strict, la preuve en est que pour la renormalisation, on peut choisir les particules virtuelles qu'on a besoin de prendre en compte pour que le résultat fini soit obtenu. Je m'explique, pour une théorie renormalisable (qui n'est qu'un cas particulier de theorie physique mais passons), le résultat ne dépent de l'énergie ou du moment jusqu'auquel tu comptabilises les fluctuations quantiques (le fameux cut-off) pour rendre la théorie finie. Cet arbitraire est quand meme un signe que ces fluctuations sont un artefact du formalisme choisi pour traiter des effets quantiques qui eux sont bien présents.
    Well, life is tough and then you graduate !

  16. #15
    Rincevent

    Re : particule virtuelle ?

    de toutes façons l'un des messages les plus importants de la QFT c'est que les particules ("réelles" ou pas) n'ont pas une "existence fondamentale", voire pas d'existence du tout... ce qui est physique c'est le champ... donc
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  17. #16
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par vaincent Voir le message

    rien de plus simple, cf : http://fr.wikipedia.org/wiki/Moment_...9tique_anormal

    la non-prise en compte des fluctuations quantiques du vide (diagrammes d'ordres supérieur), n'aurait pas permis d'obtenir une telle précision.
    Je ne vois pas le rapport entre le calcul des corrections du facteur de Landé et la création de matière par les particules virtuelles du vide.

    Par ailleurs j'aimerais que tu précises ce que tu entends par fluctuation du vide dans la mesure ou le vide c'est un état propre c'est l'énergie du fondamental (éventuellement dégénéré).

    En effet aucune particule virtuelle n'est nécessaire dans ce type de calcul, car précisément, la physique de l'interaction est cachée dans une boîte noire inviolable.
    Elle est curieuse ta phrase. On a l'impression que tu mets dans les calculs des particules virtuelles, je m'étonne pas du tout que tu les penses comme des vrais particules.

    En plus tu penses que le calcul revèle des choses qui sont par ailleurs cachées. Donc quand un fait un développement de Taylor d'une fonction au voisinage d'un point tu considères que tous les termes du développement de te donne une compréhension de la courbe.

    Seule la théorie des perturbations permet d'entrouvrir la boîte et de voir ce qui s'y passe(même si le résultat est très imprécis, le but ici étant de comprendre la physique).
    Quelle affirmation?

    Je te suggère te traiter le problème suivant:

    Soit l' Hamiltonien de l'atome d'Hélium à 2 électrons

    H = Ec1 + Ec2 + V(r1) + V (r2)+ e2/|r1-r2|

    qui represente respectivement la somme des 2 energies cinétiques + les 2 interactions coulombiennes avec le noyau. Le dernier terme representant l'interaction électrostatique entre les 2 électrons.

    Si on écrit H = H° + e2/|r1-r2|

    Il est facile de résoudre H° qui renvoie à la solution de l'atome d'hydrogène (avec une charge 2+).

    A près tu traites l'interaction Coulombienne en perturbation.

    Lorsque tu te seras épuisé sur ce problème à 3 corps tu auras une vision beaucoup plus modérée sur le calcul de perturbation. Tu comprendra peut-être un peu mieux qu'elle est la nature du problème à N corps.

  18. #17
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    effet Hawking, création de particules en cosmologie en raison de l'expansion de l'Univers, etc...
    Bonsoir;

    Pour l'effet Hawking il s'agit bien la création de particules réelles électron-positron dans un champ gravitationnel élevé.

    Il y a un analogue en physique du solide. Le vide électromagnétique est remplacé par le l'état du vide d'excitations élementaires (électrons trous) d'un isolant à OK. Le champ gravitationnel étant remplacé par un champ électrique.

    Quand le champ électrique est suffisament fort un électron en haut de la bande de valence à la même énergie qu'une place vide dans le bas de la bande de conduction et ce à courte distance (d'autant plus court que le champ est élevé). Il resulte de cela une création de paire électron-trou par effet tunnel.

    On voit que cette paire réelle est crée dans une situation hors d'équilibre thermodynamique ou le vide en un point est monté en énergie par le champ électrique.

    Sauf erreur d'interpretation le rayonnment de Hawking c'es la même chose. Non?

    Quand à la création de particules dans l'univers je n'ai pas les idées claires là-dessus mais il me semble qu'il s'agit d'une forme de conversion d'énergie (donc de création de particules) dans un système hors d'équilibre. Je ne vois vraiment pas ou mettre les particules virtuelles dans le scénario, sinon pour suggérer de la magie.

  19. #18
    Jean_Luc

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    de toutes façons l'un des messages les plus importants de la QFT c'est que les particules ("réelles" ou pas) n'ont pas une "existence fondamentale", voire pas d'existence du tout...
    ben ça devrait beaucoup plaire à mmy ça
    L'Univers est fini. Ah bon déjà ?

  20. #19
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    de toutes façons l'un des messages les plus importants de la QFT c'est que les particules ("réelles" ou pas) n'ont pas une "existence fondamentale", voire pas d'existence du tout... ce qui est physique c'est le champ... donc
    Dans QFT il y a le Q comme quantum.

    Les particules quantiques (réelles) sont les excitations élementaires d'un champ classique.

    D'ailleurs ce que montre clairement QFT (en pensant QED) est que les excitations élementaires ne sont ni des particules (au sens de la mécanique du point) ni des ondes de la physique classique.

  21. #20
    Karibou Blanc

    Re : particule virtuelle ?

    Quand à la création de particules dans l'univers je n'ai pas les idées claires là-dessus mais il me semble qu'il s'agit d'une forme de conversion d'énergie (donc de création de particules) dans un système hors d'équilibre.
    C'est une propriété de la TQC en espace-courbe, ca vient du fait que le vide défini à un instant donné n'est plus annihilé par le meme opérateur à un autre instant. C'est comme si un vide défini à un instant t se désintégrait en un instant ultérieur en le véritable vide à cet instant plus des paires particules/antiparticules. Du fait de la nature de cet effet, je ne sais s'il existe un équivalent en physique du solide en espace-temps plat.
    Well, life is tough and then you graduate !

  22. #21
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par Karibou Blanc Voir le message
    C'est une propriété de la TQC en espace-courbe, ca vient du fait que le vide défini à un instant donné n'est plus annihilé par le meme opérateur à un autre instant. C'est comme si un vide défini à un instant t se désintégrait en un instant ultérieur en le véritable vide à cet instant plus des paires particules/antiparticules. Du fait de la nature de cet effet, je ne sais s'il existe un équivalent en physique du solide en espace-temps plat.
    Tel que tu le décris là cà me semble assez proche de l'effet Hawking. Ce dernier n'est-il pas un effet TQC en espace courbe?

    Auquel cas est-ce que l'on ne pourrait pas dire que le champ gravitationnel tend à concentrer la matière en même temps que ce champ gravitationnel rend instable le vide en un point et émet des particules ce qui "abaisse" l'énergie du vide en ce point.

  23. #22
    invite34596000666

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Soit l' Hamiltonien de l'atome d'Hélium à 2 électrons
    Dans la théorie des perturbations, il faut que la perturbation soit « petite ».
    Le terme e2/|r1-r2| est du même ordre que V(r1) et V(r2). La théorie des perturbations n'est pas applicable ici…

  24. #23
    philou21

    Re : particule virtuelle ?

    Tu chipotes ...
    il suffit de rajouter un champ moyen pour que ça devienne pertubatif.

  25. #24
    invite34596000666

    Re : particule virtuelle ?

    Je ne vois pa ce que tu veux dire par « champ moyen »… Tu peux m'expliquer ?

  26. #25
    philou21

    Re : particule virtuelle ?

    Et bien tu utilises une procédure Hartree-Fock qui va minimiser le terme biélectronique :

    h1+h2 +1/(r1-r2)=f1+f2+v(r1,r2) tel que <psi|v|psi> soit le plus petit possible.

  27. #26
    mariposa

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par guerom00 Voir le message
    Dans la théorie des perturbations, il faut que la perturbation soit « petite ».
    Le terme e2/|r1-r2| est du même ordre que V(r1) et V(r2). La théorie des perturbations n'est pas applicable ici…
    Elle peut s'appliquer mais c'est une excellente mauvaise idée parce que la calcul va converger très lentement. C'est la raison pour laquelle j'ai pris cet exemple pour faire comprendre à Vaincent que le calcul de perturbation n'est pas toujours une bonne idée et surtout que les termes de la série n'ont pas de sens physique. Par contre en commençant par une théorie de champ moyen on a déjà une meilleure compréhension de ce qui se passe alors qu'il n' y a pas de perturbations. On peut améliorer la description avec un peu d'interaction de configurations (le premier ordre de perturbation suffit).

  28. #27
    Rincevent

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Dans QFT il y a le Q comme quantum.
    le fait que des grandeurs physiques soient quantifiées ne signifient pas que la notion de "particules quantiques" soient viables dans toutes les situations

    Les particules quantiques (réelles) sont les excitations élementaires d'un champ classique.
    elles ne sont pas toujours définissables.

    D'ailleurs ce que montre clairement QFT (en pensant QED) est que les excitations élementaires ne sont ni des particules (au sens de la mécanique du point) ni des ondes de la physique classique.
    euh... tu crois que je savais pas ça ?

    ce dont je parle c'est le fait que si tu vas plus loin dans la QFT moderne (approche algébrique inévitable pour la QFT en espace-temps courbe par exemple), diverses choses te montrent qu'il est important de travailler directement avec le champ (voire les observables) et non avec ses excitations qui ne sont pas des "objets physiques fondamentaux"... la QFt que tu as en tête est très gentille car elle repose sur des propriétés hautement symétriques (espace-temps de Minkowski ou galiléen) grâce auxquelles on peut définir les particules (cf. les représentations des groupes). Mais il est nécessaire d'aller au-delà de cette approche "simple" et cela se fait en renonçant à la notion de particule (d'ailleurs généralement on parle de "corpuscules" quand on fait référence aux tites boules newtoniennes les "particules" étant quantiques dans la langue physique usuelle).

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Tel que tu le décris là cà me semble assez proche de l'effet Hawking. Ce dernier n'est-il pas un effet TQC en espace courbe?
    c'en est un en effet.

    Auquel cas est-ce que l'on ne pourrait pas dire que le champ gravitationnel tend à concentrer la matière en même temps que ce champ gravitationnel rend instable le vide en un point et émet des particules ce qui "abaisse" l'énergie du vide en ce point.
    on peut jouer à essayer de donner un sens à tout ça en se raccrochant à des concepts "usuels" (et ça marche dans certains cas précis, en particulier s'il existe des symétries même si elles sont uniquement asymptotiques), mais de manière plus générale le problème est plus complexe et requiert de renoncer au langage en termes de particules...

    mais rien qu'en restant dans le simple cadre du modèle standard, la "réalité" des "particules réelles" souffre quand même un peu avec divers phénomènes comme la violation de P par l'interaction faible (qui pousse à considérer que ce que l'on appelle un électron est en fait une sorte de mélange entre deux "particules") ou encore les oscillations des neutrinos qui poussent à différencier les états de saveurs des états de masse...

    et je ne reviendrai pas sur l'interprétation par les intégrales de chemin de la QFT qui change pas mal le "sens à donner" aux particules virtuelles... (on en a déjà discuté et tu ne souhaites pas écouter ce qui ne va pas dans ton sens).
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  29. #28
    invite34596000666

    Re : particule virtuelle ?

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    Et bien tu utilises une procédure Hartree-Fock qui va minimiser le terme biélectronique :
    OK mais avec un traitement Hartree-Fock, ce n'est plus l'hamiltonien cité par mariposa qu'on résout…

    @ mariposa : j'irais même jsuqu'à dire que dans ce cas c'est bel et bien inapplicable… Faut rester dans l'esprit de la théorie des perturbations…
    Quand quelqu'un me dit qu'il traite un effet Stark par la théorie des perturbations, je dis OK mais demande aussitôt « Pour quelle valeur du champ électrique ? » C'est facile de dériver les formules pour un champ électrique F quelconque. Faut faire gaffe lors de l'application numérique qu'on reste dans le cadre de la théorie des perturbations

  30. #29
    erik

    Re : particule virtuelle ?

    Eh ben, je vois que ma question initiale n'était pas totalement idiote, vu le débat qu'elle déclenche (et qui dépasse mes compétences).

    Juste une question simple (?) : les photons "virtuels" qui apparaissent dans un diagramme de Feynman sont ils détectables ou non ?

    Si oui on ne peux nier leur existence, si non j'ai l'impression que la question reste complexe (mais pourquoi ne pourrait t' on pas les détecter ?)

  31. #30
    invite34596000666

    Re : particule virtuelle ?

    Non car ça fait partie de la définition de « virtuel » : ils ne sont pas détectables.
    J'irais même jusqu'à dire qu'un photon virtuel devient réel si on le détecte

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