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Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?



  1. #1
    reghen

    Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?


    ------

    Bonjour,

    C'est tout bête, il y a l'interaction forte entre les nucleons, alors pourquoi il n'y a pas de " noyaux de neutrons"?

    Existe-t-il une forme d'interaction destabilisante pour ce genre d'édifice?
    si oui, elle est assez discrète....

    Si quelqu'un a une explication???

    Par avance merci pour mes élèves et moi

    Reghen

    -----

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  3. #2
    mariposa

    Re : pourquo les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    Bonjour,

    C'est tout bête, il y a l'interaction forte entre les nucleons, alors pourquoi il n'y a pas de " noyaux de neutrons"?

    Existe-t-il une forme d'interaction destabilisante pour ce genre d'édifice?
    si oui, elle est assez discrète....

    Si quelqu'un a une explication???

    Par avance merci pour mes élèves et moi

    Reghen
    Bonjour,


    C'est lié aux principes fondamentaux de la MQ.

    Les électrons dans l'atome.

    Dans l'état fondamental d' un atome à N électrons on ne peut pas assembler des électrons ayant le même spin. Cela est due au Principe de Pauli qui favorise les assemblages de faibles spin total (pour minimiser l'énergie totale).

    Les nucléons dans les noyaux

    Pour les assemblages de neutrons et de protons, c'est exactement la même chose. On montre que le couple neutrons protons forme ensemble un isospin cad une entité physique qui a les mêmes propriétés mathématique que le spin.

    Donc les noyaux nucléaires dans leur état fondamental auront tendance a égaliser le nombre de neutrons et le nombre de protons de la même façon que les atomes ont tendance a égaliser le nombre de spins up et le nombre de spin down.

  4. #3
    dragounet

    Re : pourquo les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Et l'étoile à neutron ? C’est pas un GROS, un énorme, un gigantesque, un monstrueux "noyau de neutrons" ?

  5. #4
    obi76

    Re : pourquo les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Et l'étoile à neutron ? C’est pas un GROS, un énorme, un gigantesque, un monstrueux "noyau de neutrons" ?
    Oui d'ailleurs parlons-en, ils sont partis ou les protons ?
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  6. #5
    mariposa

    Re : pourquo les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par dragounet Voir le message
    Et l'étoile à neutron ? C’est pas un GROS, un énorme, un gigantesque, un monstrueux "noyau de neutrons" ?
    Bonjour,

    Absolument.

    La différence entre les noyaux atomiques et les étoiles à neutrons est l'intervention de l'interaction gravitationnelle qui stabilise le système de neutrons relativement à un mélange moitié moitié protons/neutrons.

    En effet le protons contribuent à une énergie positive (donc défavorable pour l'énergie totale) dans un etoile à neutrons.

    Dans un noyau l'énergie positive des protons (défavorable) est contre balancée favorablement en minimisant l'isospin total

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    mariposa

    Re : pourquo les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    Oui d'ailleurs parlons-en, ils sont partis ou les protons ?
    Bonjour,

    Ils se sont transformés en neutrons en émettant un rayonnement de particules chargées qui abaissent l'énergie totale en se débarrassant de l'énergie électrostatique.

    D'ailleurs, a priori et en toute logique, il y a à la surface d'une étoile à neutrons autant de protons que de neutrons pusique l'interaction gravitationnelle est faible.

    A l'opposé au centre d'une étoile à neutron il y a des particules étranges crées résultant de l'intensité élevée des interactions gravitationnelles.

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  10. #7
    reghen

    Re : pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Effectivement c'est éclairant,les neutrons sont des fermions mais cela n'interdit pas d'imaginer une distribution de neutrons dans un agrégat selon Pauli sous l'influence de l'interaction forte.

    Cela donnera une structure particulière aux noyaux de neutrons mais ça n'interdit pas l'agrégation (c'est comme cela que je comprends la réparation des électrons dans l'atome)

    Pour les étoiles à neutrons je n'y connais rien, mais voilà deux petites questions intéressantes, à creuser...

  11. #8
    mariposa

    Re : pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    Effectivement c'est éclairant,les neutrons sont des fermions mais cela n'interdit pas d'imaginer une distribution de neutrons dans un agrégat selon Pauli sous l'influence de l'interaction forte.
    C'est pas excatement çà.

    Autre angle d'explication:


    En physique atomique
    supposons que l'on a seulement des états s de moment cinétique nulle numéroté 0, 1, 2, 3, etc....(ce choix uniquement pour des questions de pédagogie).

    On remplit chaque états "s" avec un électron up et un électron down. on voit aainsi que le spin total est 0 ou 1/2.


    En physique nucléaire, même chose, supposons que l'on ait que des états "s".

    Dans ce cas on peut mettre, au maximum, 4 nucléons par niveaux "s" a savoir 2 neutrons avec avec le spin up et le spin down et un proton avec le spin up et le spin down.

    Donc le maximum d'excès du nombre de neutrons sur le nombre de protons est 2. Inversement le maximum d'excès du nombre de protons sur le nombre de neutrons est 2.

    En fait on montre mathématiquement (et vérifié expérimentalement) que neutron et proton sont 2 états d'une même particule qui est le nucléon.

    L'espace de Hilbert su système neutron-proton possède exactement les propriétés du spin et c'est pourquoi on l'appelle isospin.

    En résumé en physique nucléaire il y a donc 2 sortes de spin qui physiquement parlant n'ont aucun rapport et c'est pourquoi on ne peut mettre au maximum 4 particules de nombre quantique différents dans un état"s"

  12. #9
    Astérion

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Bonjour,
    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    Bonjour,

    C'est tout bête, il y a l'interaction forte entre les nucleons, alors pourquoi il n'y a pas de " noyaux de neutrons"?

    Existe-t-il une forme d'interaction destabilisante pour ce genre d'édifice?
    si oui, elle est assez discrète....

    Si quelqu'un a une explication???

    Par avance merci pour mes élèves et moi

    Reghen
    Citation Envoyé par Mariposa
    Les électrons dans l'atome.

    Dans l'état fondamental d' un atome à N électrons on ne peut pas assembler des électrons ayant le même spin. Cela est due au Principe de Pauli qui favorise les assemblages de faibles spin total (pour minimiser l'énergie totale).
    Humm, je peux réaliser un condensat de type BSC si j'ai une interaction un tant soit peu attractive.
    Le problème avec ce type de condensat, c'est que les paires de Cooper seules sont "instables". Il faut donc un très grand nombre de neutron pour réaliser un condensat type BCS comme dans une étoile à neutron...

    A plus.
    "The more is different" P.W Anderson.

  13. #10
    mariposa

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Astérion Voir le message
    Bonjour,




    Humm, je peux réaliser un condensat de type BSC si j'ai une interaction un tant soit peu attractive.
    Le problème avec ce type de condensat, c'est que les paires de Cooper seules sont "instables". Il faut donc un très grand nombre de neutron pour réaliser un condensat type BCS comme dans une étoile à neutron...

    A plus.
    bonjour,

    En cherchant à répondre à la question posée je n'ai parler que de certaines propriétés collectives des fermions (dans une approximation à 1 particule, cad grosso-modo en champ moyen).

    Pour le monde des bosons (ou des bosons effectifs), c'est un autre monde.

    A+

  14. #11
    reghen

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    En résumé la représentation neutron/proton est trop artificielle est l'on ne peut raisonner en terme de particules attirées entre elle par une interaction attractive sans faire intervenir les deux types de nucleons ensemble avec leur spin et avec Pauli.

    mais du coup à la question simple de l'élève de TS "pourquoi pas un noyau de neutrons", que lui reponderiez-vous?

  15. #12
    mariposa

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    En résumé la représentation neutron/proton est trop artificielle est l'on ne peut raisonner en terme de particules attirées entre elle par une interaction attractive sans faire intervenir les deux types de nucleons ensemble avec leur spin et avec Pauli.
    Exactement: En plus de l'interaction forte il faut tenir compte du spin et de l'isospin et à partir de là respecter le principe de Pauli.

    ]
    mais du coup à la question simple de l'élève de TS "pourquoi pas un noyau de neutrons", que lui reponderiez-vous?
    Si l'on envoie en collision 2 neutrons l'un deux se transforme en proton (retournement d'isospin) pour former un noyau de Deutérium lequel va capturer un électron pour former un atome neutre.

    En fait dans le soleil c'est exactement ce qui se passe sauf que la formation du deutérium se fait à partir de 2 protons (donc un proton se transforme en neutron).

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  17. #13
    reghen

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Merci Mariposa.

    Et pour les étoiles à neutrons, est-on à la densité des noyaux auquel cas où sont les protons ou bien sommes-nous au-dessus auquel cas on laisse tomber l'interaction forte et seule la gravit joue?

    (PS à vue de wiki la densité nucléaire est la même que la densite d'une telle étoile) ???

  18. #14
    mariposa

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    Merci Mariposa.

    Et pour les étoiles à neutrons, est-on à la densité des noyaux auquel cas où sont les protons ou bien sommes-nous au-dessus auquel cas on laisse tomber l'interaction forte et seule la gravit joue?

    (PS à vue de wiki la densité nucléaire est la même que la densite d'une telle étoile) ???
    Je ne suis pas un spécialiste des étoiles à neutrons ni même de l'astrophysique. Voici ce que je propose comme réponse.

    Supposons que l'étoile soit composée de nucléons (je ne précise pas lesquels).

    Cette étoile prend la forme d'une sphère dont l'équilibre est due aux forces gravitationnelles et aux forces fortes. L'une et l'autre sont reconnues comme indépendantes de l'espèce de nucléon.

    il facile de constater que le fait d'avoir des protons rajoute à l'étoile une énergie électrostatique positive donc défavorable (rappel: un système se met dans l'état de plus basse énergie-à température nulle).

  19. #15
    Sigmar

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Des résonnances faibles de noyaux, des états liés, consititués uniquement de neutrons ne sont pas encore exclues expérimentalement.
    Pour l'instant, aucun expérience n'a permis de les mettre en évidence. Mais ces assemblages de neutrons ont une importance, je crois, non négligeable dans l'explication de la synthèse primordiale des premiers atomes (légers...).
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  20. #16
    reghen

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Merci pour vos réponses.

    A bientôt

  21. #17
    Astérion

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Re,
    Citation Envoyé par Sigmar Voir le message
    Des résonnances faibles de noyaux, des états liés, consititués uniquement de neutrons ne sont pas encore exclues expérimentalement.
    Pour l'instant, aucun expérience n'a permis de les mettre en évidence. Mais ces assemblages de neutrons ont une importance, je crois, non négligeable dans l'explication de la synthèse primordiale des premiers atomes (légers...).
    Il y a surement quelquechose que je ne saisi pas.
    Les neutrons sont des fermions. La force forte est attractive. On pourrait donc former des "paires de Cooper" de neutrons (état lié), non?

    A plus.
    "The more is different" P.W Anderson.

  22. #18
    Rincevent

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    bonjour,

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    La différence entre les noyaux atomiques et les étoiles à neutrons est l'intervention de l'interaction gravitationnelle
    pas uniquement : un noyau possède une charge électrique mais pas une étoile à neutrons.
    qui stabilise le système de neutrons relativement à un mélange moitié moitié protons/neutrons.
    non... dans une étoile à neutrons on a plutôt un proton pour 9 neutrons (la proportion précise dépend du modèle utilisé pour l'interaction forte)

    Dans un noyau l'énergie positive des protons (défavorable) est contre balancée favorablement en minimisant l'isospin total
    non. Les deux contribuent, cf. la formule de Bethe-Weizsäcker. Comme on le voit par cette formule et comme on le constate sur la carte des noyaux, les noyaux légers sont à peu près à 50/50, mais les noyaux lourds sont plus riches en neutrons pour "diluer" la charge totale. Car pour rappel l'interaction coulombienne est à portée infinie alors que l'interaction forte est à courte portée.

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Ils se sont transformés en neutrons en émettant un rayonnement de particules chargées qui abaissent l'énergie totale en se débarrassant de l'énergie électrostatique.
    pas tous, il y a équilibre beta entre neutrons/protons +électrons (à haute densité car à basse densité on trouve même des noyaux baignés par un liquide de Fermi de neutrons)

    D'ailleurs, a priori et en toute logique, il y a à la surface d'une étoile à neutrons autant de protons que de neutrons pusique l'interaction gravitationnelle est faible.
    l'interaction gravitationnelle est faible à la surface d'une étoile à neutrons ????????

    une vitesse de libération de l'ordre d'un tiers de celle de la lumière ça te paraît peu ? et quid si je te dis que toute montagne plus grande que quelques dizaines de centimètres s'effondre sous son poids ? toujours faible ce champ de gravitation ?

    à la surface, on peut avoir plein de choses différentes selon les conditions externes... une mer d'hydrogène liquide par exemple... mais certainement pas un mélange 50/50 de neutrons et protons...

    A l'opposé au centre d'une étoile à neutron il y a des particules étranges crées résultant de l'intensité élevée des interactions gravitationnelles.
    ce qu'il y a au centre dépend complètement de la masse totale... pour les plus légères on peut parfaitement n'avoir qu'un plasma de neutrons, protons et électrons


    Citation Envoyé par Astérion Voir le message
    Humm, je peux réaliser un condensat de type BSC si j'ai une interaction un tant soit peu attractive. Le problème avec ce type de condensat, c'est que les paires de Cooper seules sont "instables". Il faut donc un très grand nombre de neutron pour réaliser un condensat type BCS comme dans une étoile à neutron...
    dans un noyau atomique le pairing est important... cf un terme dans la formule de Bethe-Weizsäcker que j'ai citée plus haut

    Citation Envoyé par reghen Voir le message
    Et pour les étoiles à neutrons, est-on à la densité des noyaux auquel cas où sont les protons ou bien sommes-nous au-dessus auquel cas on laisse tomber l'interaction forte et seule la gravit joue?
    on laisse absolument pas tomber l'interaction forte... au centre on aura des densités de l'ordre de 10^14 à 10^15 g/cm3, soit au moins ce que l'on a dans les noyaux mais il n'y aucune raison pour laquelle l'interaction forte pourrait ne pas jouer.

    (PS à vue de wiki la densité nucléaire est la même que la densite d'une telle étoile) ???
    effectivement, même ordre de grandeur... c'est ce qui se passe quand tu mets la masse du soleil (voire plus si affinités) dans une boule de 10km de rayons

    Citation Envoyé par Astérion Voir le message
    Il y a surement quelquechose que je ne saisi pas.
    Les neutrons sont des fermions. La force forte est attractive.
    en fait c'est plus subtil que ça... l'interaction forte est une interaction effective (la vraie c'est celle associée aux quarks), donc c'est un peu comme avec Coulomb/van der Waals : tu as plusieurs régimes selon la distance. Ainsi, à basse densité elle sera attractive, mais à plus haute densité elle deviendra répulsive puis à nouveau en partie attractive (en termes techniques tu as un potentiel qui dépend à la fois de l'impulsion, du spin, de l'isospin, etc. et pas juste un potentiel scalaire donc c'est un peu modèle dépendant... mais si tu veux regarder de plus près tu devrais t'en sortir car pas mal de modèles reposent sur du Hartree-Fock).

    On pourrait donc former des "paires de Cooper" de neutrons (état lié), non?
    à basse densité on a des paires de Cooper de neutrons, puis quand la densité augmente elles deviennent instables mais des paires de protons sont stables, puis à encore plus haute densité celles-ci sont instables mais les neutrons peuvent se coupler en 3P2 (à basse densité c'est que du 1S). Si tout cela t'intéresse j'en ai déjà parlé plusieurs fois sur le forum...
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

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  24. #19
    dragounet

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    pas uniquement : un noyau possède une charge électrique mais pas une étoile à neutrons.
    Et pourtant une étoile à neutron peut devenir un pulsar !

  25. #20
    mariposa

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    bonjour,


    non... dans une étoile à neutrons on a plutôt un proton pour 9 neutrons (la proportion précise dépend du modèle utilisé pour l'interaction forte)

    Bonjour,

    Petite remarque annexe: Je répondais à la question initiale:

    "Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?"


    Pour faire comprendre le fond de la question, ce qui me parait essentiel, et difficile à comprendre, car non intuitif, est le concept d'isospin. Celui permet de comprendre pourquoi les noyaux nucléaires ont tendance à être 50/50 cad d' isospin nul et les étoiles à nucléons ont tendance à être fortement neutronique cad d'isospin maximun.

    L'intérêt de ce modèle simplifié centré autour du concept d'isospin est d'avoir son équivalent dans le monde des interactions coulombiennes électroniques ou le spin joue le rôle de l'isospin.

    L'analogue des noyaux nucléaires sont les atomes dont la tendance est de se mettre dans un état de spin nul. Ce qui n'empêche pas d'avoir des atomes exhibant un spin total non nul (empiriquement décrit par la règle de Hundt).


    L'analogue de l'étoile à neutron c'est le corps ferromagnétique qui a tendance à se mettre dans un état de spin maximal. Mais un ferromagnétique possède des spins retournés qui sont représentés par la quantification des ondes de spins, les magnons (le caractère onde étant lié bien entendu à l'invariance par translation du système).

    A mon avis c'est bien le concept de spin ou d'isospin selon cas qui permettent de saisir l'essentiel sans prétendre à un quelconque modèle sophistiqué.


    Question sur étoile à neutrons:

    Tu dis que la proportion protons/neutrons dépend du modèle de l'interaction forte. Hors à l'ordre zéro l'interaction forte est invariante d'isospin. Donc a cet ordre zéro transformer des neutrons en protons est gagnant seulement si la quantité d'énergie positive electrostatique des protons est sur contrebalancée par le gain en énergie de masse.

    Est-ce le cas?

    Normalement non puisque le raisonnement ci-dessus à l'ordre zéro est invariant d'isospin.


    A un ordre supérieur la polarisation électrostatique augmente la distance moyenne inter-nucléons et donc diminue l'énergie d'interaction forte et retour diminue au second ordre l'énergie électrostatique.

    dans ce cas il est évidemment que le nombre de protons est sensible au modèle de l'interaction forte. Cela me parait crédible si prend ton ordre de grandeur de 1 proton sur 10

    Est-ce le cas?

    Question annexe: Avec 1 proton sur 10 ramené a l'équivalent en physique du solide cela laisse à penser que les protons sont fortement corrélés et qu'ils pourraient même cristalliser!!!!

    est-ce le cas?

  26. #21
    Les Terres Bleues

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    .
    Bonjour,

    Une courte remarque de principe pour introduire mon message. La science n’a pas pour objet d’expliquer le « pourquoi » des choses mais juste le « comment ». Ainsi entendu, la question initiale de ce fil devient : « Comment se fait-il que les noyaux de neutrons semblent ne pas exister ? » Cette nuance est ici sans conséquences car d’après ce que l’on peut lire, tous les intervenants l’interprètent bien dans ce sens-là, et c’est l’essentiel. Mais, il n’est jamais superflu de procéder à ce petit rappel théorique.
    Citation Envoyé par Mariposa
    Je ne suis pas un spécialiste des étoiles à neutrons ni même de l’astrophysique. Voici ce que je propose comme réponse.
    Supposons que l’étoile soit composée de nucléons (je ne précise pas lesquels).
    Cette étoile prend la forme d’une sphère dont l’équilibre est due aux forces gravitationnelles et aux forces fortes. L’une et l’autre sont reconnues comme indépendantes de l’espèce de nucléon.
    Il facile de constater que le fait d’avoir des protons rajoute à l’étoile une énergie électrostatique positive donc défavorable (rappel: un système se met dans l’état de plus basse énergie-à température nulle).
    En ce qui me concerne par contre, je ne suis pas spécialiste de quoi que ce soit, loin s’en faut. Je souhaiterais cependant faire observer qu’à l’intérieur du noyau, d’après ce que j’en sais, les neutrons et les protons se transforment constamment l’un en l’autre par échange de pions neutres ou positifs. Si l’on ajoute à cela le fait qu’un neutron se désintègre au bout de quelques minutes à l’état libre.
    On doit plutôt dire qu’il y a une instabilité générale des nucléons. Et la question devient alors : Comment se fait-il que les noyaux de protons existent ? ou pour faire court : qu’est-ce qui stabilise le proton "solitaire" comme noyau de l’hydrogène ?
    Citation Envoyé par Wiki
    L’ion hydrogène H+ ou proton n’existe pas à l’état libre mais est toujours lié au nuage électronique d’une molécule.
    On doit donc pouvoir en déduire que « l’interaction électromagnétique » est une réponse valable à la nouvelle formulation de la question.
    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    A mon avis c'est bien le concept de spin ou d'isospin selon cas qui permettent de saisir l'essentiel sans prétendre à un quelconque modèle sophistiqué.
    Je serais personnellement très intéressé d'en apprendre davantage sur le sujet. Je ne sais pas si ça rentrera dans le cadre de cette réflexion. Au moins quelques références à lire peut-être ?

    Merci d'avance et cordiales salutations.

  27. #22
    Sigmar

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Les Terres Bleues Voir le message
    .
    On doit plutôt dire qu’il y a une instabilité générale des nucléons. Et la question devient alors : Comment se fait-il que les noyaux de protons existent ? ou pour faire court : qu’est-ce qui stabilise le proton "solitaire" comme noyau de l’hydrogène ?
    Le proton est le baryon le plus léger. Le proton semble stable et a en tout cas une durée de vie supérieure à des milliards et des milliards d'années.
    Comment ? L'énergie du proton, s'il se désintègre doit être transformée en autres particules (au moins 2 a priori). La conservation du nombre baryonique, associée je crois à l'invariance du potentiel sous une transformation de jauge globale (symétrie de jauge), impose qu'il doive exister un baryon (3 quarks) plus léger dans l'état final. Or, on n'en a jamais observé => le proton/noyau d'hydrogène est stable.
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  28. #23
    reghen

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Merci bien, ça décoiffe un peu pour le petit profaillon que je suis mais je prends.
    Je retiens surtout cette relation de Bethe-Weizacker et la dimension effective de l'interaction forte.
    Après cela devient trop exotique pour moi (pour l'instant, on ne sait jamais!!)

    merci encore

    a+

    Reghen

  29. #24
    Rincevent

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    s'lut,

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    Petite remarque annexe: Je répondais à la question initiale:

    "Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?"
    j'ai jamais dit que tu n'y répondais pas

    Pour faire comprendre le fond de la question, ce qui me parait essentiel, et difficile à comprendre, car non intuitif, est le concept d'isospin.
    puisque l'interaction forte repose en grande partie sur l'invariance sous les changements d'isospin, alors oui c'est bien le truc important. M'enfin il est pas plus difficile ou plus facile à comprendre que le spin...

    Celui permet de comprendre pourquoi les noyaux nucléaires ont tendance à être 50/50 cad d' isospin nul et les étoiles à nucléons ont tendance à être fortement neutronique cad d'isospin maximun.
    oui pour le premier mais non pour le second. L'isospin te mène à 50/50 et c'est justement tout ce qui n'est pas isospin qui te permet d'en sortir

    L'analogue de l'étoile à neutron c'est le corps ferromagnétique qui a tendance à se mettre dans un état de spin maximal.
    euh... tu justifies cette analogie comment ? je pense sincèrement que tu vas avoir du mal si tu restes pas dans une explication floue juste en bougeant les mains...

    A mon avis c'est bien le concept de spin ou d'isospin selon cas qui permettent de saisir l'essentiel sans prétendre à un quelconque modèle sophistiqué.
    non, et ce pour plusieurs raisons :

    - tu oublies qu'une étoile à neutrons c'est pas juste des protons et des neutrons mais aussi des électrons (dans le modèle le plus simple)
    - tu oublies que l'interaction faible, qui n'est pas invariante d'isospin, joue un rôle important dans la composition

    Pour résumer : les étoiles à neutrons sont les seuls "objets" connus dont la structure ne se comprend bien qu'en prenant en compte simultanément les 4 interactions fondamentales...

    Tu dis que la proportion protons/neutrons dépend du modèle de l'interaction forte. Hors à l'ordre zéro l'interaction forte est invariante d'isospin.
    pour être plus précis j'aurais dû dire : c'est l'équilibre beta (et donc l'interaction faible) qui régule l'équilibre et celui-ci est en partie (en tous cas dans les modèles les plus simples) régi par une partie de l'énergie d'interaction entre nucléons qui repose sur l'interaction forte (mais pas uniquement sur celle-ci car sinon y'a effectivement symétrie d'isospin)

    Donc a cet ordre zéro transformer des neutrons en protons est gagnant seulement si la quantité d'énergie positive electrostatique des protons est sur contrebalancée par le gain en énergie de masse.

    Est-ce le cas?
    l'énergie électrostatique des protons est pas aussi simple que tu le crois car tu sembles oublier les électrons. Idem pour la suite, en particulier quand tu dis :

    Question annexe: Avec 1 proton sur 10 ramené a l'équivalent en physique du solide cela laisse à penser que les protons sont fortement corrélés et qu'ils pourraient même cristalliser!!!!

    est-ce le cas?
    non car il y a les électrons et non car en plus les neutrons et les protons ont presque la même masse (contrairement aux noyaux baignés par des électrons).

    reste que je devrais préciser, pour rappeler la complexité du problème, que lorsque l'on parle de neutron et de proton dans une étoile à neutrons on parle en fait de quasi-particules qui sont un mélange des neutrons et protons "nus"...
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

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  31. #25
    Les Terres Bleues

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Sigmar
    Le proton est le baryon le plus léger. Le proton semble stable et a en tout cas une durée de vie supérieure à des milliards et des milliards d’années.
    Comment ? L’énergie du proton, s’il se désintègre doit être transformée en autres particules (au moins 2 a priori). La conservation du nombre baryonique, associée je crois à l’invariance du potentiel sous une transformation de jauge globale (symétrie de jauge), impose qu’il doive exister un baryon (3 quarks) plus léger dans l’état final. Or, on n’en a jamais observé => le proton/noyau d’hydrogène est stable.
    En effet, il me semble avoir déjà entendu parler de cette théorie.
    Cependant, même en ayant fait attention à insérer un « Comment ? » dans ton message, tu réponds juste sur le « Pourquoi ? ». Et forcément à ce jeu-là, la science ne peut apporter que des réponses partielles qui à leur tour en entraînent d’autres dans un questionnement sans fin.

    Pourquoi le proton est-il stable ? -- Parce qu’il est le plus petit baryon.
    Pourquoi est-il le plus petit baryon ? -- Parce que… etc.

    Une fois, tu as eu la franchise de me dire que selon toi je faisais davantage de la philosophie que de la physique. Mais je constate que ta réponse « informée » à la question de la stabilité du proton n’est qu’une façon de dégager en touche en s’appuyant sur un vocabulaire convenu.

    Ma proposition peut ne pas être du tout satisfaisante ; elle a au moins le mérite de se confronter au réel et de ne pas être posée à travers un langage d’initiés.
    Je la replace ici (et explicitement) afin de mieux la mettre en valeur : le proton ne se désintègre pas car il est toujours soumis à l’interaction électromagnétique, en étant contenu soit par son propre électron soit par ceux d’une autre molécule.
    Citation Envoyé par Reghen
    Merci bien, ça décoiffe un peu pour le petit profaillon que je suis mais je prends.
    Je retiens surtout cette relation de Bethe-Weizacker et la dimension effective de l’interaction forte.
    Après cela devient trop exotique pour moi (pour l’instant, on ne sait jamais!!)
    Réaction tout à fait légitime et bien compréhensible.

    Cordiales salutations.

  32. #26
    Les Terres Bleues

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    tu oublies qu'une étoile à neutrons c'est pas juste des protons et des neutrons mais aussi des électrons (dans le modèle le plus simple)

    l'énergie électrostatique des protons est pas aussi simple que tu le crois car tu sembles oublier les électrons. Idem pour la suite, en particulier quand tu dis : (...)

    non car il y a les électrons et non car en plus les neutrons et les protons ont presque la même masse (contrairement aux noyaux baignés par des électrons).
    Et bien voilà, il n'y a même pas besoin de demander.

    Merci beaucoup.

  33. #27
    Sigmar

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Les Terres Bleues Voir le message
    Je la replace ici (et explicitement) afin de mieux la mettre en valeur : le proton ne se désintègre pas car il est toujours soumis à l’interaction électromagnétique, en étant contenu soit par son propre électron soit par ceux d’une autre molécule.
    Réaction tout à fait légitime et bien compréhensible.
    Ceci est complétement faux, et je ne réagirais pas là-dessus.
    Certains modèles peuvent prédire que le proton est instable, mais il faudra alors observer cette désintégration. Les théories actuelles prévoient que cela est impossible sans l'existence d'un baryon plus léger (à cause de la conservation de la pseudo-norme : la masse invariante). Après, on peut supposer l'existence d'un baryon plus léger, mais il faut encore démontrer son existence, ce qui semble loin d'être évident actuellement.

    Étudie avec de critiquer. Personnellement, j'essaye de ne critiquer que ce que je comprends.

    Cordialement.
    "I have to understand the world, you see." (Richard P. Feynman)

  34. #28
    Les Terres Bleues

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Sigmar Voir le message
    Étudie avec de critiquer. Personnellement, j'essaye de ne critiquer que ce que je comprends.
    J'ai juste avancé puis réitéré une proposition, pas davantage.
    Certains modèles peuvent prédire que le proton est instable, mais il faudra alors observer cette désintégration.
    Je m'excuse de la naïveté de cette question. Est-il seulement possible pour commencer de le modéliser hors de tout environnement électromagnétique ?

    Cordiales salutations.

  35. #29
    mariposa

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    euh... tu justifies cette analogie comment ? je pense sincèrement que tu vas avoir du mal si tu restes pas dans une explication floue juste en bougeant les mains...
    Bonjour,

    Il s'agit, mieux qu'une analogie, mais de l' exploitation de l'isomorphisme physico-mathématique entre le spin et l'isospin. C'est donc les neurones qui s'agitent et non les mains.


    non, et ce pour plusieurs raisons :

    - tu oublies qu'une étoile à neutrons c'est pas juste des protons et des neutrons mais aussi des électrons (dans le modèle le plus simple)
    - tu oublies que l'interaction faible, qui n'est pas invariante d'isospin, joue un rôle important dans la composition

    Pour résumer : les étoiles à neutrons sont les seuls "objets" connus dont la structure ne se comprend bien qu'en prenant en compte simultanément les 4 interactions fondamentales...

    Certainement, mais la compréhension de toute chose passe par l'établissement d'une hiérarchie en distinguant l'essentiel des détails. Ici il s'agit de la hiérarchie des interactions. Mon modèle simplifié qui ne tiend compte que de l'interaction forte et de l'interaction gravitationnelle marche bien à l'ordre zéro et explique "simplement" la différence entre les noyaux nucléaire et une étoile à neutron.

    Donc les interactions faibles et électromagnétiques passent après et ce sont elles qui doivent expliquer pourquoi il y 1 proton sur 10 nucléons.

    pour être plus précis j'aurais dû dire : c'est l'équilibre beta (et donc l'interaction faible) qui régule l'équilibre et celui-ci est en partie (en tous cas dans les modèles les plus simples) régi par une partie de l'énergie d'interaction entre nucléons qui repose sur l'interaction forte (mais pas uniquement sur celle-ci car sinon y' a effectivement symétrie d'isospin)
    Apparemment l'équilibre beta est l'interaction nécessaire pour échanger protons et neutrons. C'est donc cet interaction qui permet d'établir l'équilibre proton-neutron en écrivant que le potentiel chimique des nucléons doivent être égaux.


    l'énergie électrostatique des protons est pas aussi simple que tu le crois car tu sembles oublier les électrons. Idem pour la suite, en particulier quand tu dis :
    Effectivement j'ai oublié les électrons et çà complique sérieusement le problème en rapport avec la méthodologie précédente. En effet argumenter en termes d''augmentation de l'énergie électrostatique des protons demande à prend en compte la contribution des électrons.

    reste que je devrais préciser, pour rappeler la complexité du problème, que lorsque l'on parle de neutron et de proton dans une étoile à neutrons on parle en fait de quasi-particules qui sont un mélange des neutrons et protons "nus"...
    Là je suis étonné. On parle bien de l'état fondamental de l'étoile à neutron que je suppose (à tord ou à raison) que l'on est à température nulle du point de vue du problème posé, a savoir le nombre de protons.


    Dans ce contexte il n'y a pas de concept de de quasi-particules ou de particules habillés. Je m'explique.

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    Modèle de Hartree-Fock:


    Supposons que je puisse appliqué un modèle de Hartree Fock. Le but est de minimiser la quantité

    E(n, p)

    avec n et p nombre de neutrons et protons

    avec la contrainte n + p = N nucléons.

    (le nombre d'électrons est figé à ne = n)

    On écrit donc une fonction d'onde sous la forme d'un déterminant de Slater avec un hamiltonien comprenant l'interaction forte et les interactions électromagnétiques.

    Comme l'interaction forte est invariante d'isospin celle-ci se comporte comme un terme constant et donc l'équilibre neutrons/protons est dans ce modèle entièrement controlé par la contribution électromagnétique.

    Modèle de Hartree-Fock polarisé d'isospin
    .

    D'ailleurs si ce modèle est correcte c'est une situation favorable pour un modèle Hartree-Fock dépendant d'isospin. En effet on établit 2 équation d'Hartree-Fock une pour les neutrons, l'autre pour les protons. Dans ce cas on remplit d'abord les niveaux neutroniques, jusqu'a arriver au premier niveau protonique à partir duquel on remplit moitié/moitié.

    Cela traduit automatiquement l'équilibre neutrons/protons en termes de potentiel chimique.

    Liberté sur le volume.

    Avec ce genre de modèle j'ai implicitement supposé que le tout est enfermé dans un volume constant (déterminé par l'équilibre entre l'interaction forte et l'interaction gravitationnelle) et donc le résultat est indépendant de la forme de l'interaction forte. Par contre en laissant le volume libre il faut minimiser:

    E(n, p, V)

    Et donc on aura un résultat dépendant de la forme du potentiel nucléaire utilisé.

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    Remarque:

    J'ai volontairement ignoré le spin en supposant l'étoile diamagnétique.

    De même j'ai supposé que l'interaction gravitationnelle étant homogène sur le rayon ce qui n'est certainement pas le cas (la distance moyenne entre nucléons et plus faible au centre qu'en surface).

    Cela veut dire que le potentiel chimique est un potentiel gravitochimique (analogue au potentiel électrochimique d'une pile ou d'une jonction P-N).

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    Que penses-tu de mon modèle?

    Si celui ne convient pas qu'est-ce qui ne va pas et comment expliquer ce rapport proton/neutrons.


    J'insiste lourdement car je sais que c'est ton "truc" et j'ai la ferme intention de comprendre et ce avec ton aide.

    Merci d'avance.

  36. #30
    tempsreel1

    Re : Pourquoi les noyaux de neutrons ne semblent pas exister?

    bsr

    j'essaie de comprendre la notion d'isospin...


    comme les spin down et up de l'électron sont 2 états de spin différents , l'idée d'heisenberg est de considerer proton et neutron comme les deux états d'isospins d'une meme particule appelée nucleon .

    le nucleon est un fermion de spin 1/2 dont la projection peut etre égale à + ou - 1/2 mais le proton ou le neutron est lui meme une projection de l'isospin du nucleon !

    c'est bien cela ?

    merci


    mais alors quid de la difference de masse et de charge ?
    Dernière modification par tempsreel1 ; 04/12/2009 à 16h25.

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