Radioactivité et physique quantique

[Floris]

Bonjour, j'ai une petite question. Soit un échantillon radio actif, je sais que je peux estimer la population d'atome qui se sont désintégrés. Par contre pour un seul atome, il me semble que celui ci est dans un état indéterminé n'est pas? Le fait que je puisse déterminer un état à mon échantillon et savoir qu'au bout d'un certain temps, celui ci ne sera plus radioactif n'est t'il pas un phénomène de dégénérescence, je veux dire par là que mon système étant trop gros, je n'observe plus d'effet quantique.
Sui-je à milles lieux de se qui se passe ou pas?
Merci encore à vous.
Flo
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[curieuxdenature]

Bonjour Flo,
je ne comprend pas très bien le problème.
Un seul atome radioactif est effectivement dans un état indéterminé, il est à la fois mort et en vie (comme le chat), on sait qu'il dégénérera mais on ne sait pas quand.

Par contre pour une grande population d'atomes, le résultat de l'analyse statistique indique que chaque atome a une demi-durée de vie de tant. Si c'est 10 jours, le nombre d'Avogadro indique combien d'atomes dans un atome-gramme de produit reste actif, c'est la moitié en dix jours, le quart en 20 jours, le huitième en 30 jours etc.
Au bout de 15 fois dix jours, il ne reste que Q /15² de la quantité initiale, soit 1 / 32768 eme.

Par contre, celui qui a la "chance" de rester en vie n'est pas numéroté. Puis-je dire qu'en effet, on n'a pas un effet quantique mais statistique ?
Je pense que oui car pour un gros volume, l'effet quantique ne se déduit pas intuitivement.
Mais si le sens de ta question va dans le sens de dégénérescente cellulaire, je ne pense pas, car une cellule quelconque n'a pas l'espérance de vivre eternellement comme un noyau radioactif semble l'avoir. D'ailleurs je présume que les équations qui rendent compte des 2 phénomènes n'ont rien de commun.

Suis-je dans le fil du sujet pour toi ?
a+

Bonjour, j'ai une petite question. Soit un échantillon radio actif, je sais que je peux estimer la population d'atome qui se sont désintégrés. Par contre pour un seul atome, il me semble que celui ci est dans un état indéterminé n'est pas? Le fait que je puisse déterminer un état à mon échantillon et savoir qu'au bout d'un certain temps, celui ci ne sera plus radioactif n'est t'il pas un phénomène de dégénérescence, je veux dire par là que mon système étant trop gros, je n'observe plus d'effet quantique.
Sui-je à milles lieux de se qui se passe ou pas?
Merci encore à vous.
Flo

[the_oliver_2000]

Je pense en effet que c'est ce qui se passe, il y a eu décohérence du fait de la taille de ton système, donc l'état n'est plus indéterminé.
Mais même pour un seul atome je crois que sa probabilité d'être dans un état désintégré ou pas varie au cours du temps, je veux dire par là que même si son état reste indéterminé il est plus probable qu'il soit dans l'état désintégré à t + t1 qu'à t.
Mais j'aimerais confirmation d'un spécialiste sur tout ça.

[curieuxdenature]

Nos réponses se sont croisées à 2 minutes près.

J'ai crû comprendre qu'un atome radio-actif, individuellement, n'a pas plus de chance de se désintégrer dans 1000 ans qu'il n'en avait hier.
La quantité importe peu, puisque la même équation marche aussi bien pour 1000 tonnes de produit que pour un milligramme.

Un peu comme au loto, ce n'est pas parce qu'une boule n'est pas sortie 10 fois de suite qu'elle sortira la 11eme fois.
De plus, inversement, ce n'est pas parce qu'une boule sort la 11eme fois qu'elle le refera le coup d'après.
Ce n'est pas du hasard, mais tiens plutot à la théorie des grands nombres.

Il semble évident qu'à partir d'une tonne d'Uranium qui se (demi)désintègre en 4,5 milliards d'années, au bout de 45 milliards d'années, le kilogramme restant est bien d'origine, ces atomes là ont traversé les ans sans problème.
Au bout de 4500 milliards d'années, l'atome qui se désintégrera n'aura pas plus de malchance que celui qui continuera sa course.
Et quand il n'en restera plus qu'un on l'appellera Mc Leod (je plaisante), mais rien n'indiquera que la seconde suivante il sera encore là !

Je pense en effet que c'est ce qui se passe, il y a eu décohérence du fait de la taille de ton système, donc l'état n'est plus indéterminé.
Mais même pour un seul atome je crois que sa probabilité d'être dans un état désintégré ou pas varie au cours du temps, je veux dire par là que même si son état reste indéterminé il est plus probable qu'il soit dans l'état désintégré à t + t1 qu'à t.
Mais j'aimerais confirmation d'un spécialiste sur tout ça.

[A voir en vidéo sur Futura]

[the_oliver_2000]

J'ai crû comprendre qu'un atome radio-actif, individuellement, n'a pas plus de chance de se désintégrer dans 1000 ans qu'il n'en avait hier.
La quantité importe peu, puisque la même équation marche aussi bien pour 1000 tonnes de produit que pour un milligramme.

Un peu comme au loto, ce n'est pas parce qu'une boule n'est pas sortie 10 fois de suite qu'elle sortira la 11eme fois.
De plus, inversement, ce n'est pas parce qu'une boule sort la 11eme fois qu'elle le refera le coup d'après.
Ce n'est pas du hasard, mais tiens plutot à la théorie des grands nombres.

Oui je vois très bien ce que tu veux dire, en fouillant dans mes vieux souvenirs je pense d'ailleurs que tu as tout à fait raison. Autant pour moi
Mais pour revenir à la question initiale, le fait que l'on puisse déterminer l'état d'un échantillon et pas d'un atome seul, est du au phénomène de décohérence quantique, ou bien tout simplement à une analyse statistique, théorie des grands nombres comme tu dis ?

[invite8ef897e4]

Je n'avais pas bien compris la question des le depart, mais j'ai l'impression qu'il faudrait clarifier quelques points.

Prenons un atome radioactif tout seul dans l'espace vide inter-stellaire. Si l'on place un appareil de mesure autour de cet unique atome, alors (pourvu que l'appareil ait 100% d'efficacite) des que l'atome va decroitre nous allons detecter les particules emises. Avant la detection, l'atome est dans un etat superpose, mais des que la detection a eu lieu, cet atome, fut-il unique, n'est plus superpose.

Cela est egalement valable pour une demie-tonne de plutonium.

Attendez, non, je blague, faites gaffe ! Une demi-tonne de plutonium c'est un peu trop par rapport a la masse critique, ca va exploser.

Donc pour simplifier, disons que 1g de plutonium ca suffit. Ou alors, une demie-tonne de carbone 14.

Le fait que la technique fonctionne sur l'echantillon n'est selon moi pas due a un phenomene de decoherence. En effet, un noyau d'atome est 10000 fois plus petit que l'atome lui-meme, et a toutes fin pratiques me semble isole de la presence de ses congeneres noyaux d'autres eventuels atomes dans un "gros" echantillon. C'est donc vraiment du aux grand nombres, pure statistique, que notre simple loi s'applique a un echantillon, sans superposition quantique. Cela dit, je ne suis pas certain d'avoir oublie quelque chose ici, et un autre avis serait sans doute bienvenu !

En fait, j'ai toujours du mal a comprendre la question initiale. Pourrais-tu reformuler Floris stp ?

Et quand il n'en restera plus qu'un on l'appellera Mc Leod (je plaisante), mais rien n'indiquera que la seconde suivante il sera encore là !

[curieuxdenature]

je ne connais pas cete expression: "décohérence quantique".
Mais bon, si les termes ne sont pas pris pour dire autre chose que ce qu'ils disent, ça me parait fort bien décrire l'événement.

La décohérence tiendrait au fait que l'onde associée à l'équation de Schrödinger est trop petite dans le monde macroscopique. Un chat mort et à la fois vivant n'est pas possible en macro mais possible en dimensions nucléaire.

Mes études sont loin, comme toi, je citais de mémoire.

Oui je vois très bien ce que tu veux dire, en fouillant dans mes vieux souvenirs je pense d'ailleurs que tu as tout à fait raison. Autant pour moi
Mais pour revenir à la question initiale, le fait que l'on puisse déterminer l'état d'un échantillon et pas d'un atome seul, est du au phénomène de décohérence quantique, ou bien tout simplement à une analyse statistique, théorie des grands nombres comme tu dis ?

[Floris]

Bonjour, merci à tous pour vos réponses. En effet, je voulais savoir sir dans ce phénomène il se produissait une sorte de perte de comportement quantique lorsque mon objet devien trop gros. Selon ma chomprèhension de ce qui se passe. Imaginons que j'ai un électron, par exemple un de celui qui vien interagir avec le phosphore de mon crt. Cet électron avant d'interagir à la surface de l'écran n'était pas ponctuel et présentait un flou concernant se position n'est pas? Maintenant imaginons que cette foi ci se soit un atome, puis une molécule puis un grain de sable ou encore une balle de tenis, à ce que je sache, la balle de tenis pour moi est localisé non? Comment se fait t'il que je puisse la regarder et diriger ma main pour l'attraper? Pourquoi ce flou ne se présente t'il plus pour ma balle de tenis?

Bon à ce que j'ai compris de ce qu' à dit humanino, même pour un gros échantillon, tant que je n'ai pas interagi avec celui ci, je ne peut savoir dans quel état il est, es cela?

Merci encore à vous.
Bien amicalement.
Flo

[Meumeul]

SAlut,

en fait, il faut faire soit de la quantique sopit de la stat selon l'echelle (sachant que la stat s'appuiera sur la quantique ).

En effet, on peut 'relativement' bien modeliser une desintegration d'un point de vue quantique, avec un seul atome. On prend une particule qu'on fait taper contre les 'bords' du noyau (en fait, a on a l'interaction forte qui confine la particule -> puit de potentiel et en dehors l'interaction coulombienne est repulsive -> barriere de potentielle) et sa probabilité de sortir du noyau par effet tunnel augmente avec le temps.
Tu prends le temps apres lequel et ca colle relativement bien aux demies-vies des elements !

Certes un noyau peut se desintegrer en et un autre en , mais si maintenant tu prends ta demi-tonne de pluton....de carbonne 14, quelle demi-vie le modele precedent annonce?
On neglige les interactions entre un noyau et le reste du systeme et on trouve une demi-vie egale a : la demi-vie theorique est la moyenne des temps de desintegration de chacuns des atomes, et il existe un gentil theoreme mathematique qui dit que la densite de probabilite d'une telle valeurs est une gaussienne de largeur evoluant comme avec N le nombre d'atomes, donc la precision sur la demi-vie theorique ainsi calculée est en .

Je pense qu'on peut donc dire que meme sur une tonne de plutonium, la radioactivite reste PUREMENT quantique, et la stat assure juste la constance de la demie vie.

En esperant avoir repondant aux questions (sans dire trop de betises)

PS : si quelqu'un a en tete les noms du modele et du theoreme, merci de me rafraichir la memoire

[curieuxdenature]

Bonjour Flo,

je pense qu'il faut faire très attention à ce genre de conclusion car cela peut conduire à des énoncés simili-religieux.

Comme le précise Meumeul, la taille de l'echantillon est déterminante dans la précision de la mesure. Plus l'échantillon est gros, plus la précision est élevée même sans avoir à interagir avec lui.
Ce qui est douteux dans le cas d'un atome isolé ou un electron (car la mesure perturbe le resultat) ne l'est plus du tout dans un "gros" système.
A la limite il n'y a même plus besoin de mesure, mais un simple coup d'oeil humain, grossièrement et négligement jeté sur le tas, permet de savoir. Dans ce cas on a une quasi-certitude.
Pas besoin d'avancer la main pour savoir, on sait...

Dans le cas d'un atome simple, on ne sait jamais...

Bonjour, merci à tous pour vos réponses. En effet, je voulais savoir sir dans ce phénomène il se produissait une sorte de perte de comportement quantique lorsque mon objet devien trop gros. Selon ma chomprèhension de ce qui se passe. Imaginons que j'ai un électron, par exemple un de celui qui vien interagir avec le phosphore de mon crt. Cet électron avant d'interagir à la surface de l'écran n'était pas ponctuel et présentait un flou concernant se position n'est pas? Maintenant imaginons que cette foi ci se soit un atome, puis une molécule puis un grain de sable ou encore une balle de tenis, à ce que je sache, la balle de tenis pour moi est localisé non? Comment se fait t'il que je puisse la regarder et diriger ma main pour l'attraper? Pourquoi ce flou ne se présente t'il plus pour ma balle de tenis?

Bon à ce que j'ai compris de ce qu' à dit humanino, même pour un gros échantillon, tant que je n'ai pas interagi avec celui ci, je ne peut savoir dans quel état il est, es cela?

Merci encore à vous.
Bien amicalement.
Flo

[Floris]

Bonjour et merci braucoup Meumeul et curieuxdenature pour vos intervention et explication. merci encore.

"je pense qu'il faut faire très attention à ce genre de conclusion car cela peut conduire à des énoncés simili-religieux."
>> Par contre, pour le coup du truc simili religieux là je ne sui pas, je comprend pas ce que tu veux dire.
Bien amicalement à tous.
Flo

[curieuxdenature]

c'est un peu hors sujet, voici un lien sur les dérives possibles

http://www.astrosurf.org/lombry/bohm-ordreimplicite.htm

cela rejoint un peu les reflexions philosophiques des pytagoriciens sans aller jusqu'au mysticisme, mais presque...
ça ressemble au côté sombre de la force

[Floris]

Oula, j'ai dit quelque chose d'un peut obscure? Quoi précisément, je ne vois pas ce que j'ai dit de bizzard? Se doit étre sans doute me lenteur d'esprit qui fait que je ne vois pas les absurdité que je dit. Encore désolé.
Flo

[Floris]

L'article que tu ma indiquer, hum que dire, je fait sans doute erreur mais bon, ces pas légairement... Si?
Bien cordialement à toi.

[invite143758ee]

C'est donc vraiment du aux grand nombres, pure statistique, que notre simple loi s'applique a un echantillon, sans superposition quantique. Cela dit, je ne suis pas certain d'avoir oublie quelque chose ici, et un autre avis serait sans doute bienvenu !

alors, si je me souviens bien, quand on prend une loi binomiale pour un phénomène, avec donc deux cas possible, " désintégré" avec une probabilité de "p" et "non désintégration" avec "1-p" pour probabilité, dans la limite d'un grand nombre de tirage, on retrouve une loi de poisson !
c'est magique !
Donc, effectivement la loi de poisson n'est pas vrai pour un seul atome. Mais, comme on sait que ça vient d'une loi binomiale, alors pas de problèmes conceptuels. Le seul problème c'est d'évaluer ces probabilités. Certainement que la méca Q en donne une valeur, mais peut-être qu'on peut le déterminer expérimentalement par simple comptage sur un échantillon radioactif.
Bon voilà, je ne me rappelle plus.

[curieuxdenature]

Oula, j'ai dit quelque chose d'un peut obscure? Quoi précisément, je ne vois pas ce que j'ai dit de bizzard? Se doit étre sans doute me lenteur d'esprit qui fait que je ne vois pas les absurdité que je dit. Encore désolé.
Flo

Salut flo, ne soit pas désolé, ce n'est rien de sérieux, c'était juste une réaction à ceci:

Bon à ce que j'ai compris de ce qu' à dit humanino, même pour un gros échantillon, tant que je n'ai pas interagi avec celui ci, je ne peut savoir dans quel état il est, es cela?

sinon, le site par lui même est sérieux, l'auteur n'est pas forcément d'accord avec les propos de David Bohm. Il y a de bons sujets sur la mécanique Quantique.
a+

[Floris]

Salut flo, ne soit pas désolé, ce n'est rien de sérieux, c'était juste une réaction à ceci:

sinon, le site par lui même est sérieux, l'auteur n'est pas forcément d'accord avec les propos de David Bohm. Il y a de bons sujets sur la mécanique Quantique.
a+

Salut, merci, je comprend mieux maintenant.
Bien cordialement à toi.
flo