Quarks

[mc222]

Salut à tous, j'ai entendu dire que:

E=mc² pouvait s'appliqué aux quarks, et qu'ainsi, ils ne pouvaient être separés.

Ce que j'ai entendu stipulait que si je tentait de séparer par exemple deux quarks liées entre eux par l'interaction forte, disons d'une force F, Je tirait dessus, visant à les écartés l'un de l'autre, de cette force F, sur une distante d. J'effecturait donc un travail W qui au bout d'un moment se convertira en quarks suivant la formule E=mc².

W = mc²

Est-ce vrai ? merci de votre attention
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

Est-ce vrai ?

Qu'est-ce que tu entends par "vrai" ?

Ce n'est pas une description delirante, bien que pas tres rigoureuse, de ce qui se passe dans le cas de quarks lourds. Il n'est pas inutile de penser a un elastique : a courtes distances, la force s'annule, et a grandes distances, la force entre quarks est approximativement independante de la distance et le potentiel associe croit lineairement. Il faut de plus en plus d'energie pour separer les quarks, et effectivement ils ne se separent que par creation de nouveaux quarks : il est donc impossible d'avoir un quark isole tout comme il est impossible d'avoir une seule extremite d'elastique. Cette propriete porte le nom poetique de confinement.

[mc222]

ok, très bien vu l'exemple de l'élastique ^^

[invite8ef897e4]

Il faut noter que si ce genre de choses marche sans probleme pour les quarks lourds, c'est beaucoup plus delicats avec les quarks legers. En effet, la taille typique des hadrons est inferieure au rayon de Compton des quarks ! En consequence, on s'attend a ce que toutes sortes d'effets quantiques non-pertubatifs jouent un role dans le confinement en general et la brisure de symetrie chirale en particulier. Dans une certaine mesure, le vide a l'exterieur des hadrons est "impermeable" aux quarks libres, de la meme facon qu'un supraconducteur est "impermeable" aux charges electriques. On peut implementer cela directement dans un modele dual supraconducteur de couleur, et on re-obtient la formation de tubes de glue, le potentiel croissant lineaire et l'image de l'elastique. Cependant, toutes les approximations pour ce faire sont mal controlees.

Je peux citer d'une facon generale comme approches alternatives au confinement les approches par instantons chiraux (assez populaires) ou ce que j'appelerais l'ecole de Gribov (beaucoup moins populaire mais tres interessante). Dans cette derniere approche (que je decris parce qu'elle est moins connue), c'est le vide qui est instable. La facon la plus simple de se representer ce modele est le phenomene de noyau supercharge. Un noyau ponctuel a Z>137 ne peut plus etre traite pertubativement en electrodynamique quantique et va creer des paires electron-positron, l'electron tombant dans le noyau et provoquant une desintegration d'un proton en neutron. Le vide est impermeable aux noyaux ponctuels de charge superieure a 137. Si l'on tient compte des effets de taille finie, on obtient une prediction aux alentours de 180, consideree comme assez robuste. Les calculs des fonctions de Green menes par Gribov lui suggerent qu'il se produit un phenomene similaire en QCD, mais beaucoup plus tot a cause de l'intensite de couplage beaucoup plus grande.
Gribov's theory of quark confinement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite3d779cae]

En fait ce que décrit mc222 n'est pas valable pour une paire de quarks, mais pour une paire quark - anti quark. Ils sont effectivement "inséparable" mais je ne mettrais pas ma mains a couper que c'est l'interaction forte qui en est responsable, car vu les dimension des quarks et leur charges opposé l'interaction EM doit aussi jouer son rôle dans ce phénomène.

[invitea774bcd7]

Pas sûr que l'interaction électromagnétique agisse sur des charges fractionnaires, si ?

[invite3d779cae]

Pourquoi elle n'agirais pas sur les charges fractionnaire ? Parce que si on n'y réfléchi un proton ce n'est qu'un assemblage de charge fractionnaire et pourtant il y a interaction.

[mc222]

oui mais la charge de l'éléctron n'est pas la plus petite charge ?

Peut etre qu'au dela de cette charges, il n'y a pas d'attraction .

[invite3d779cae]

Dans le système SI e = 1.602x10^-19 C, c'est de loin pas une charge entière. Ce que je veux dire par la c'est que c'est l'homme qui a créé les unités. On aurait très bien pu dire que l'électron a une charge positive et le proton une charge négative ca n'aurais rien changé a la nature de l'atome. Ce ne sont que des concepts que l'ont utilise pour définir et essayer de comprendre le monde qui nous entoure.

A moins que quelqu'un ait une preuve que les quarks ne sont pas soumis a l'interaction EM, je continue a dire qu'a partir du moment ou il y a une charge électrique (fractionnaire ou entière) il y a interaction.

[invitea774bcd7]

Si, ça agit sur les quarks
J'aimerais bien avoir un ordre de grandeur entre l'interaction forte et l'interaction électromagnétique pour une paire de quark/antiquark…

[Madarion]

En fait tu sous-attend que les quatre forces sont en fait de même nature mais, de grandeurs différentes !?

[invitea774bcd7]

En fait tu sous-attend que les quatre forces sont en fait de même nature mais, de grandeurs différentes !?

Euh… Bah oui
C'est pas nouveau, hein On t'a jamais fait calculer l'interaction gravitationnelle entre le proton et l'électron d'un atome d'hydrogène ?

[invite3d779cae]

Oula ... Attention guerom00. Si on distingue 4 interactions c'est pour la simple et bonne raison qu'elle sont différentes ! En fait chaque interaction est caractérisé par un vecteur d'interaction :

-l'hypothétique graviton pour la gravitation
-le photon pour l'électromagnétisme
-des bosons pour l'interaction faible et forte

De plus dans les interactions EM et gravitationnelle, on constate une diminution de la force résultante proportionnelle a 1/r², alors que dans les interactions faible et forte ce sont des exponentielle décroissante.

[invitea774bcd7]

Rhôô… C'est gentil de me rappeler tout ça

Bon, j'ai trouvé plein de papiers où les auteurs modèlent le potentiel d'interaction quark–antiquark. Aucune mention de l'interaction électromagnétique. À mon avis, c'est complètement négligeable

[Madarion]

De plus dans les interactions EM et gravitationnelle, on constate une diminution de la force résultante proportionnelle a 1/r², alors que dans les interactions faible et forte ce sont des exponentielle décroissante

Donc deux formes d'influences opposées.
Ceux qui est opposé ne veut pas dire de nature différente.

Bien au contraire !
ça peut ètre la même force vus sous deux angles différents.
l'une avec un angle fermé, et l'autre un angle ouvert.

[invite3d779cae]

Donc deux formes d'influences opposées.
Ceux qui est opposé ne veut pas dire de nature différente.

Bien au contraire !
ça peut ètre la même force vus sous deux angles différents.
l'une avec un angle fermé, et l'autre un angle ouvert.

C'est sur qu'en ne prenant qu'une partie de mon post... Mais comme je l'ai dis avant, chaque interaction a son vecteur d'interaction, les influences ne sont qu'un point de plus pour montrer la différence entre les interactions.

Pour en revenir au sujet initial, l'interaction EM entre 2 quarks est peut être négligeable du fait que l'interaction forte soit une exponentiel, qui croit plus vite que 1/r² quand r tend vers 0, mais je ne connais pas du tout l'ordre de grandeur entre ces 2 interactions à cette échelle.

[invite8ef897e4]

À mon avis, c'est complètement négligeable

Ca depend de l'echelle a laquelle on se place, c'est effectivement petit (1/137 pour l'electromagnetisme, et de l'ordre de 1 a basse energie pour la force forte) et par exemple, l'energie electromagnetique du proton constitue de l'ordre du pourcent de sa masse.

[invite8ef897e4]

Bon, j'ai trouvé plein de papiers où les auteurs modèlent le potentiel d'interaction quark–antiquark. Aucune mention de l'interaction électromagnétique. À mon avis, c'est complètement négligeable

Autre detail : comme je l'ai dit, la notion meme de potentiel ne fait pas tellement de sens pour les quarks legers. Il est sur que pour faire des choses "a la louche", on peut ignorer l'electromagnetisme. Faire des choses "a la louche" ne renseigne que peu sur les problemes restant au sujet de la structure du proton cependant (compose principalement de quarks legers).

[invitea774bcd7]

l'énergie electromagnetique du proton constitue de l'ordre du pourcent de sa masse.

Ah bah voilà, c'est de toi dont on avait besoin T'étais où ?

Merci pour ces précisions

[invite8ef897e4]

T'étais où ?

Confine la ou je n'ai pas envie de retourner, mais on ne peut resister a l'appel des devoirs

[invitefd754499]

Bonsoir,

Confine la ou je n'ai pas envie de retourner, mais on ne peut resister a l'appel des devoirs

Je profite de ta présence (relative), pour te demander des éclaircissements...

Quelles sont les différences notoires entre les quarks légers et lourds (en dehors de la masse !)...?
Merci d'avance.

Cordialement,

[invite5e5dd00d]

Différences : masse, saveur, charge (pour certains).

[invite8ef897e4]

Quelles sont les différences notoires entre les quarks légers et lourds (en dehors de la masse !)...?

Pour moi la difference principale est bien la masse. Par exemple, le quark top est si lourd qu'il se desintegre avant meme de former un etat lie top-antitop : le temps de desintegration est inferieur a l'equivalent classique du temps qu'il lui faudrait pour parcourir une orbite de son etat lie (s'il existait). La glue n'a donc meme pas l'opportunite de former un "etat resonant". Et la desintegration a lieu par l'interaction faible. C'est completement oppose de quarks legers up et down, pour lesquels la notion meme de "temps orbital" est douteuse. En fait, la physique de la saveur est si riche qu'il est impossible de la resumer decemment en un message.

[invitefd754499]

En fait, la physique de la saveur est si riche qu'il est impossible de la resumer decemment en un message.

Merci d'avoir essayé

Pourrais-tu détailler ceci, expliciter ce que tu entends par état résonnant :

La glue n'a donc meme pas l'opportunite de former un "etat resonant".

Merci

Cordialement,

[invite765432345678]

Oula ... Attention guerom00. Si on distingue 4 interactions c'est pour la simple et bonne raison qu'elle sont différentes ! En fait chaque interaction est caractérisé par un vecteur d'interaction :

-l'hypothétique graviton pour la gravitation
-le photon pour l'électromagnétisme
-des bosons pour l'interaction faible et forte

De plus dans les interactions EM et gravitationnelle, on constate une diminution de la force résultante proportionnelle a 1/r², alors que dans les interactions faible et forte ce sont des exponentielle décroissante.

Je ne conçois personellement pas qu'il puisse exister un graviton responsable de l'attraction entre deux corps. Certains auteurs considérent que la gravitation est le résultat d'une pression énergétique et la force de gravitation serait donc une réponse inertielle. Cà va encore poser des problèmes avec la vision d'Einstein !

[invite8ef897e4]

Pourrais-tu détailler ceci, expliciter ce que tu entends par état résonnant

C'est une bonne remarque, en fait je n'ai pas ete tres clair sur ce point, et l'utilisation du terme "resonant" n'est pas forcement bien choisie.

Habituellement en physique hadronique, une resonance c'est un etat excite. Par exemple, une cloche qui sonne est dans un etat excite.

L'etat "resonant" auquel je faisais reference plus haut n'est pas un etat excite. C'est une composante (de Fock) d'un etat fondamental. J'ai utilise "resonant" dans le sens ou l'on estime une frequence de vibration d'un etat "simple" (avec les bons nombres quantiques en termes de quarks et de gluons), et il se trouve que (l'inverse de) cette frequence est grand par rapport au temps de desintegration (par l'interaction faible). Le vrai etat propre de l'evolution pour un hadron est une superposition d'un grand nombre (strictement une infinite) de tels etats de Fock avec les bons nombres quantiques.

[invitefd754499]

Je ne conçois personellement pas qu'il puisse exister un graviton responsable de l'attraction entre deux corps. Certains auteurs considérent que la gravitation est le résultat d'une pression énergétique et la force de gravitation serait donc une réponse inertielle. Cà va encore poser des problèmes avec la vision d'Einstein !

Je vais te répondre en citant humanino

L'echange de graviton classiquement est equivalent a la gravite d'Einstein (voir le cours de Feynman sur la gravitation par exemple)

C'est une bonne remarque, en fait je n'ai pas ete tres clair sur ce point, et l'utilisation du terme "resonant" n'est pas forcement bien choisie.

Habituellement en physique hadronique, une resonance c'est un etat excite. Par exemple, une cloche qui sonne est dans un etat excite.

L'etat "resonant" auquel je faisais reference plus haut n'est pas un etat excite. C'est une composante (de Fock) d'un etat fondamental. J'ai utilise "resonant" dans le sens ou l'on estime une frequence de vibration d'un etat "simple" (avec les bons nombres quantiques en termes de quarks et de gluons), et il se trouve que (l'inverse de) cette frequence est grand par rapport au temps de desintegration (par l'interaction faible). Le vrai etat propre de l'evolution pour un hadron est une superposition d'un grand nombre (strictement une infinite) de tels etats de Fock avec les bons nombres quantiques.

Merci de ta réponse (même si assez technique pour moi qui ne maitrise pas encore suffisament les bases)

Cordialement,