Une transition atomique peut-elle être interrompue ?

[Christian Arnaud]

Bonjour,

Une transition entre un état excité et un état d'énergie plus basse peut prendre un certain temps (de l'ordre de 10^-8s ou 10^-9s ?)

Une fois que les oscillations entre les 2 états ont commencé, que se passe-t-il si un évènement fortement perturbateur se produit (photon de haute énergie rentrant dans la zone, ou photon en résonance, ou autre ..) ?
Les oscillations sont-elles stoppées ? Qu'advient-il de l'énergie associée aux oscillations ayant déjà eu lieu ?

Merci
L'oscillation est-elle
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[LPFR]

Bonjour.
Je vois que tout le monde n'est pas encore rentré de week-end.
Alors je relance votre question.
Je l'impression que vous voulez transformer (ou du moins analyser) un processus quantique en un processus non quantique.
La durée dont on parle ce n'est pas une durée pendant laquelle on peut faire du cinéma avec une caméra rapide. C'est simplement une incertitude du moment exact de la transition (inégalités de Heisenberg). Mais la transition est tout ou rien. Dans le film, dans une image vous avez un état et dans l'autre le suivant, mais vous ne savez pas entre quelles images aura lieu la transition.
Il n'y a pas d'état intermédiaire et on ne peut pas l'interrompre.
Au revoir.

[invite88ef51f0]

Salut,
La transition est instantanée. Elle peut mettre un certain temps à se déclencher, mais une fois déclenchée, elle se fait immédiatement.

[Christian Arnaud]

Merci à vous deux (vos réponses ont du se croiser et donc n'ont pas pu être interrompues )

En fait, je crois que c'est le côté "instantané" qui me gène J'en ressens une vieille odeur de soufre

Mais, en fait, comme toute combinaison linéaire d'états propres est un état propre, on pourrait envisager des transitions :
100e1+0e2
99e1+1e2
.....
1e1+99e2
0e1+100e2
Bon, je plaisante
Admettons le fait qu'entre deux transitions il n'y ait rien, comme entre le "tic" et le "tac" de la gravitation quantique à boucles

Dans ce cas il faudrait prévenir ces américains qui semblent l'ignorer :
ce professeur (L.S. Schulman) qui propose une durée pour les transitions, alors qu'il baigne dans la physique quantique :
http://arxiv.org/PS_cache/quant-ph/p.../0103151v1.pdf
(il doit avoir au moins une idée par jour à la vue de ses publications!)
Et ce fana de java, qui s'amuse à nous faire de belle animations :
http://www.falstad.com/qmatomrad/
que nous avait signalé un autre Gentil Membre du forum (je ne citerai pas son pseudo par amabilité )

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[kalish]

ça me parait bizarre de dire que c'est tout à fait instantané, dans l'approche semie classique on utilise bien une perturbation du type cosinus dans le hamiltonien d'interaction, de plus j'ai sous les yeux quelque chose d'assez sérieux parlant d'émission spontanée et dans la représentation d'interaction on envisage bien une durée pour passer de l'état initial à l'état final.Cette durée sera la borne (pas très français ça) d'intégration du hamiltonien d'interaction, hamiltonien qui apparait dans le développement au premier ordre de l'opérateur d'évolution d'interaction. Au final on obtient un taux de transition fonction du paramètre T qui intervient dans la durée puisque (T/2,-T/2) ->(t,t0), on fait ensuite tendre T vers l'infini (donc rétroactivement la durée vers l'infini!!) et on obtient la règle d'or de Fermi (après une ou deux manip en plus). Je ne sais pas où il a été dit que la quantique abolissait le temps. En faisant tendre la durée vers l'infini on obtient un dirac (en énergie!!).

Plus classiquement par contre quand tu as un dipole je dirais que l'énergie est généralement soit transféré dans une nouvelle onde et/ou les interférences nouvelles augmentent l'énergie, soit tes charges sont plus agitées, mais c'est un peu avec les doigts ça.

je ne pensais pas qu'à niort il pouvait y avoir quelqu'un qui s'intéresse à la physique quantique, décidemment.

[Christian Arnaud]

Bonjour,
Je me permets de relancer un peu le sujet sur l'aspect "instantané" d'une transition, et ce, à cause de l'effet Doppler qui élargit la raie d'émission d'un gaz par son agitation thermique.
Qui dit effet Doppler, dit une source animée d'une certaine vitesse par rapport à l'observateur et émettant une onde.

On est donc dans le continu (notion de vitesse appliquée sur une durée d'émission d'une onde), non ?

@+

[invitea774bcd7]

Et ce fana de java, qui s'amuse à nous faire de belle animations :
http://www.falstad.com/qmatomrad/
que nous avait signalé un autre Gentil Membre du forum (je ne citerai pas son pseudo par amabilité )

@+

Bah c'est sympa…

Je ne sais pas si ça va être utile mais il y a maintenant des pulses lasers ultra courts. Tellement courts qu'on peut avoir des pulses où le champ électrique du laser n'a même pas le temps de faire « un aller-retour » (une période). C'est avec ce genre de pulse qu'on crée des superpositions d'états entre le niveau initial et excité (faut voir ça en terme de paquet d'onde, ce qu'est toujours un électron en pratique )

Avec cette idée en tête, je remet donc, un peu, en cause ce qu'a dit Coincoin quant à l'instantanéité de la transition…

[kalish]

Faire faire un simple aller sans retour à un champs rayonné, c'est tout à fait possible avec du classique. Le champs rayonné est proportionel à l'accélération de la charge, donc en un endroit, si ta charge accélère pour atteindre une vitesse qu'elle ne perdra pas, tu peux voir passer un champ n'ayant qu'une seule direction pendant un certain laps de temps. C'est ce qui me chiffonne depuis longtemps avec le photon, c'est qu'on nous l'a toujours un peu introduit comme un élément d'une analyse en fréquence (une transfo de fourier, ou une série du même nom), et qu'il existe des sources de rayonnement continue qui n'ont pas toujours des formes sympas et périodiques. mais bon, comme on peut faire n'importe quoi avec une TF, je suppose qu'on peut toujours dire qu'il y a tout un tas de photons de fréquences différentes dans n'importe quel rayonnement. Et dans les quantifications je ne m'y retrouve pas trop, parfois on met un commutateur non nul (j'avoue que j'ai encore souvent du mal à voir ce que ça fait un commutateur non nul, un nul oui, mais un non nul, je ne me le représente pas) et parfois un nul, et puis les histoires de jauge aussi, et la décomposition en champs transverse et en champs parallèle...

[Chip]

Une fois que les oscillations entre les 2 états ont commencé, que se passe-t-il si un évènement fortement perturbateur se produit (photon de haute énergie rentrant dans la zone, ou photon en résonance, ou autre ..) ? Les oscillations sont-elles stoppées ? Qu'advient-il de l'énergie associée aux oscillations ayant déjà eu lieu ?

Si tu parles de l'émission spontanée, il n'y a pas d'oscillation entre les états puisqu'il s'agit d'une désexcitation. Par ailleurs, comme déjà dit dans cette discussion, dans le cas de l'émission spontanée l'état du système est intriqué entre l'état atomique et l'état du champ; on ne peut donc pas considérer l'état de l'atome indépendamment de l'état du champ.

Mais tu veux peut-être parler d'oscillations de Rabi d'un atome dans un champ laser par exemple. Ce cas est différent puisque l'intrication entre le champ et l'atome peut être très faible, à tel point qu'on traite souvent ce cas par une approche "semi-classique", dans laquelle l'atome est quantifié mais le champ est traité classiquement. Dans le cas des oscillations de Rabi on peut très bien "arrêter la transition" dans n'importe quel état (superposition des deux niveaux).

Il y a une excellente (c'est peu dire!) référence sur ces questions et bien d'autres, accessible en ligne : les cours donnés par Claude Cohen-Tannoudji au Collège de France. Voir par exemple les cours 1974-1975 et 1975-1976.

il y a maintenant des pulses lasers ultra courts. Tellement courts qu'on peut avoir des pulses où le champ électrique du laser n'a même pas le temps de faire « un aller-retour » (une période). C'est avec ce genre de pulse qu'on crée des superpositions d'états entre le niveau initial et excité

Il n'y a (en général) pas besoin de pulses si brefs pour produire des superpositions entre niveaux.

[invitea774bcd7]

Il n'y a (en général) pas besoin de pulses si brefs pour produire des superpositions entre niveaux.

Je sais

[kalish]

Au passage, merci!!

[kalish]

Chip j'ai lu votre réponse sur l'autre post, et si on ne doit pas voir la fonction d'onde de l'électron comme un fluide chargé, est-ce que tout de même, une "accélération" du centre d'un paquet d'onde électronique libre engendre un rayonnement quasi classique, quand on fait des calculs,(dans le sens d'un champ sans oscillation par exemple) ou bien trouve-t-on une émission de nombreux photons? Perso je n'ai rien contre les calculs et les matrices pourvu que je les comprenne. (même quand je ne les comprend pas ça me plaît, mais ça devient dur d'en discuter).

[Christian Arnaud]

Bonjour,

Pour alimenter le "débat" sur le côté "instantané" ou pas d'une transition :

"La durée d'un processus d'émission spontanée est très courte,
de l'ordre du temps de corrélation τc des fluctuations du vide.
Ne pas confondre τc avec la durée de vie radiative τR=1/Γ,
temps moyen au bout duquel un atome initialement excité
émet spontanément un photon : τR » τc."

Tiré du cours Cohen-Tannoudji 2003-2004 au Collège de France
http://www.phys.ens.fr/cours/college...04/2003-04.pdf (Chip, si tu nous lis )

@+

[kalish]

je l'ai entendu aujourd'hui en version audio, j'ai cru entendre "qu'on pouvait" la considérer comme instantannée mais c'est à cause de sa petitesse, pas à cause de son instantanéité intrinsèque.

[Christian Arnaud]

Bonjour,

Et, ce serait de quel ordre de grandeur, cette durée ?

@+

[kalish]

ben je dirais que la durée la plus probable vaut

[kalish]

en fait il faut multiplier par je crois, soit

[Christian Arnaud]

Bonjour Kalish ,

Absent pendant quelques jours, je reprends "le fil".

Concernant ton évaluation, je suppose que tu es parti de l'énergie minimale de l'oscillateur harmonique
( 1/2 h_barre oméga) .

Ce qui donne une durée de l'ordre de 1/nu, soit sa période T si on accepte d'associer une période à un photon (on lui associe bien une fréquence!).

@+

[kalish]

Non pas du tout, j'ai pris le calcul qui est dans le cours que je t'ai indiqué, j'interprète ça comme ça mais je peux me planter. Les états peuvent passer de l'un à l'autre avec une certaine probabilité. On part d'un état initial indépendant du temps, auquel on applique l'opérateur d'évolution dépendant de l'interaction sur l'état initial, l'intervalle de temps utilisé est (-T/2, T/2) dans le texte, c'est à dire qu'on étudie la probabilité qu'à l'état 1 d'être "projeté" sur l'état 2 au bout d'une durée T (en fait ce n'est pas un projecteur, c'est l'amplitude de transition, amplitude de proba quoi). Pour l'instant on n'a rien dit sur cette durée. Après calcul, on voit apparaitre cette durée T dans le calcul du taux de transition. La transition est maximum quand sinus de machin = 1 d'où le calcul plus haut, d'où la conclusion. Ce n'est pas l'inverse du taux de transition. Mais peut-être que j'ai une lecture complètement loufoque et que je "perche" totalement voire, (mon dieu), que je déraisonne.
Il est page 93 sur une visionneuse PDF tout ce qu'il y a de plus classique.

[kalish]

PS: oui la vraie proba c'est le carré de l'amplitude pour ceux qui voudraient mordre à la gorge, (au cas où) maintenant que j'y pense.

[Christian Arnaud]

Bonjour Kalish,

Pour ma part, j'avais suivi une piste très simple en partant du texte de Cohen :
"de l'ordre du temps de corrélation τc des fluctuations du vide"
L'action minimale du vide étant 1/2.h, on aurait :
Delta(e)*Delta(t)=h/2 , soit
Delta(t) = (h/2) / (h.nu) = 1/(2.nu) = 1/2.T
( c'est à peu près ce que tu indiques, même si mon approche est sans doute simpliste )

Par ailleurs, peux-tu indiquer le lien vers ton pdf ?

Merci

[kalish]

je te l'ai DEJA donné, je ne connais que ce chemin pour y accéder mais ça doit se trouver par ailleurs, t tapes ctrl +f et ensuite "labarthe" et tu devrais tomber dessus. Pour ce que tu as utilisé je ne vois pas tellement le rapport, mais je ne suis vraiment pas spécialiste, ce que tu fais c'est prendre l'inégalité de heisenberg pour en faire une égalité, c'est bizarre, cette inégalité est valable même pour le vide d'après moi, ça n'est pas "l'action du fondamental", (je ne crois pas) d'ailleurs l'énergie est infinie alors...
Si tu as jeté le mp que je t'ai envoyé avec l'adresse je peux te la renvoyer, que dirais tu de continuer cette discussion en mp, moi elle me passionne mais je crois q'elle ennuie la plupart des gens ici.

[kalish]

Salut, je reviens tout penaud car en fait il semble que tu aie raison en quelque sorte, dixit le cohen, si on a une superposition linéaire de deux états propres de H et qu'on tente de mesurer une valeur de l'énergie on trouvera soit E1 soit E2, jusqu'ici tout va bien, l'incertitude en énergie est donc Tu vois moi je n'avais jamais pensé à ça, pour moi deux valeurs nettes et précises ne faisaient pas une incertitude puisqu'on était sur d'avoir soit l'une soit l'autre, c'est juste sur à x%, mais non. D'où révolution totale de tout ce que je croyais, merci beaucoup (mais je crois qu'un prof nous l'avait déjà dit ça en fait). Idem pour , si est bien nommée incertitude sur l'énergie (mesurée), représenterait plutôt le temps pendant lequel évolue de façon notable le système. Du coup ça casse un peu ce que je m'imaginais puisque j'avais lu qu'il ne fallait pas tellement considérer ça comme une "imprécision" de la mesure, mais ça revient un peu à ça quand même (enfin je trouve, puisque pour que ce soit "appréciable" il faut le mesurer, il doit bien y avoir un topic sur le sujet).
et il trouve un résultat similaire.
salut.

[kalish]

pour préciser ce que je veux dire. Je savais que c'était initialement une sorte d'interval nécessaire pour faire la mesure mais il parait aussi qu'il faut renoncer un peu à ça et que c'est une indétermination propre à la mécanique quantique, alors que initialement cette incertitude était plutôt un résultat de propriétés de la mesure des caractéristiques d'une onde, mais c'est peut-être la même chose en fait...Ne dit-on pas "c'est intrinsèque" uniquement car seul la méca Q associe une énergie et une impulsion à la fréquence et au vecteur d'onde? Bon avec des calculs plus "matriciel on trouve un facteur 1/2 en plus, mais est-ce que ça montre la même chose?

[kalish]

euh mais par contre ton calcul ne donne pas la même chose en fait. c'est