[Gros Débutant] Introduction à la physique quantique

[invitebefc81b0]

Bonsoir,

Je suis en train de lire le dossier "Introduction à la physique quantique" après avoir fini le dossier sur le "Voyage au coeur de la matière". Je vous préviens tout de suite je n'y connais rien de chez rien à la physique, chimie, etc... (jai appris seulement hier en lisant le premier dossier qu'une molécule était composée d'atomes, pour vous dire) mais j'ai quelques questions.

1. Je n'ai pas du tout compris ce qu'est la fonction d'onde.
2. Sur la longueur de Planck, l'auteur écrit: "Cette longueur nous indique la frontière entre notre monde et le domaine quantique ; à des échelles aussi petites, l'espace devient une sorte de bouillonnement quantique dans lequel des particules virtuelles peuvent surgir du vide pour se désintégrer aussitôt.". Comment quelque chose peut il surgir du vide?

J' essais de comprendre le dossier partie par partie par conséquent je passerai à la suite après (j'avance au fur et à mesure).

Merci énormément.
MadHatter
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[invite00970985]

Pour la fonction d'onde, c'est un peu trop flou dans ma tête pour que je puisse te répondre.

Pour le 2., il faut voir que tout se passe à des échelles "quantiques" (comprendre très petites) : aussi bien dans le temps que dans l'espace. Et du coup, tu peux avoir création puis très peu de temps après destruction de "matière".

Par exemple, à partir du vide, tu vas pouvoir voir apparaître un électron et positron (un électron chargé positivement) et tout de suite après les voir disparaître : ces 2 particules vont s'annihiler et tout redeviendra comme avant !

[invitebefc81b0]

Bonsoir Sebsheep et merci de votre réponse.

Dans ma tête le vide c'est... le néant. C'est un endroit où il n'y a rien du tout. En conséquence comment un électron peut il sortir de nul part? Pardonnez moi mais j'ai toujours pensé qu'a chaque conséquence il y avait une cause. C'est pour cela que j'ai du mal a me représenter l'apparition "comme par magie" d'une particule.

Pouvez vous m'aiguiller?
Merci énormément mon manque de culture ne doit pas me faire penser de la bonne façon.

MadHatter

[invitea774bcd7]

Dans ma tête le vide c'est... le néant.

Oui, c'est l'idée que l'on s'en fait mais c'est faux
Le vide est vraiment tout sauf vide. Malgré le fait que tu aies du mal à te le représenter, le vide est bel et bien rempli de particules qui apparaissent et disparaissent spontanément

La fonction d'onde… En mécanique quantique, on ne peut plus dire qu'un truc est précisément à un certain endroit. Tout ce qu'on peut dire, c'est que ce truc a une certaine probabilité d'être à un certain endroit. La fonction d'onde, c'est cette probabilité

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

bonsoir,

la mécanique quantique (MQ) est très déroutente car les loi qui la gouvernes sont souvent en contradiction avec l'intuition, l'expérience de la vie de tout les jours.

exemple :

on ne peut pas connaître avec certitude la vitesse et la position d'une particule, si on a une mesure précise de l'un des deux, il y auras une grande imprécision sur l'autre. la cause de la fluctuation du vide vient de ce postula d'incertitude.

une particule peut se trouver en superposions d'état, un célébre chat est mort et vivant ! http://fr.wikipedia.org/wiki/Chat_de_Schr%C3%B6dinger

[invite64e915d8]

une particule peut se trouver en superposions d'état, un célébre chat est mort et vivant ![/URL]

C'est bizarre, moi j'aurais dit qu'il n'est ni l'un ni l'autre...

Dans son bouquin (Mécanique 2) Feynmann explique bien le phénomène d'incertitude sur l'état d'une particule (cf. le chapitre sur les électrons qui passent par deux fentes simultanément)

[doul11]

C'est bizarre, moi j'aurais dit qu'il n'est ni l'un ni l'autre...

ni l'un , ni l'autre, l'un et l'autre, quelque part entre les deux ... les mots de notre langue comme (et, ou), n'on plus de sens au niveau quantique.

pour être précis le chat est dans un état de superposition de l'état |mort> et de l'état |vivant>, ce n'est qu'après observation que l'on connaîtra l'état du chat.

[invitebd2b1648]

Salut !

Le vide c'est l'absence de particules matérielles, mais dans le Vide quantique il apparaît et disparaît perpétuellement des particules dites virtuelles car on ne peut les observer ... !

Pour plus d'effet voir l'effet Casimir qui est directement issu d'une interaction avec le Vide quantique ... !

@ +

El bouffon the magnifique !

[invite8ef897e4]

Bonjour,

je vais pinailler un peu

La fonction d'onde, c'est cette probabilité

Si une particule est dans un etat psi alors ce que l'on appelle usuellement la fonction d'onde f(x) = <x|psi> est un nombre complexe dependant de la position x. La notation <b|a> est le produit scalaire des vecteurs |a> et |b> ou encore le resultat de l'application de la forme <b| au vecteur |a> et represente l'amplitude quantique d'obtenir le resultat b dans la mesure du systeme prepare dans l'etat a. La probabilite correspondant a une amplitude est le module au carre de cette amplitude.

</pinaillage>

[invite8ef897e4]

Soit dit en passant, le vide est defini comme etat l'etat de plus basse energie possible.

[invitebd2b1648]

Soit dit en passant, le vide est defini comme etat l'etat de plus basse energie possible.

Oui mais l'effet Casimir prouve qu'on peut aller encore plus bas !

Et ne dit-on pas que le Vide quantique à une énergie ... nan ! alors si on arrive à maîtriser çà ... !, congratulation !

El bouffon the magnifique !

[legyptien]

Pour quelqu'un qui n'a jamais fait de physique. Si je peux me permettre, tu attaques une physique bien peu intuitive comparée à la mécanique classique de Newton....

[mariposa]

Oui mais l'effet Casimir prouve qu'on peut aller encore plus bas !

Bonjour,

Tiens donc!

Pourrais prouver ceci proprement et si possible en Latex.

Et ne dit-on pas que le Vide quantique à une énergie ... nan ! alors si on arrive à maîtriser çà ... !, congratulation !

Ceci est parfaitement maitriser au moins depuis les années 30!

Quel est le problème?

[mariposa]

Bonjour à tous,


Il ne faut pas se faire manipuler par la mystique du vide et par les mots:


Le vide classique et le vide quantique n'ont strictement rien à voir. Cette expression de vide quantique est mal adaptée pour la compréhension.

Le vide classique est l'idéalisation d'une situation expérimentale qui consiste dans une enceinte à enlever à l'aide de pompes ou autres processus toutes les molécules dans une enceinte. le vide serait la situation ou plus rien ne reste. Mathématiquement on peut écrire que:

N= 0 pour dire qu'il y a zéro molécules.


Le vide quantique est un vecteur que l'on pourrait appelé V avec une flèche dessus. En MQ on note plutôt: |0>. De plus ce vecteur n'est pas un vecteur de notre espace R3 mais un vecteur d'un espace de Hilbert.

En fait le vide |0> est synonyme, à quelque chose prêt de état fondamental du système considéré.

1- Si le système considéré est un atome il y a l'état fondamental (donc le vide) et les états excités situés "au-dessus" en énergie.

2- Si le système considéré est le champ électromagnétique l'état fondamental s'appelle le vide électromagnétique |0>.

Cette appellation vient du fait que les niveaux quantiques d'un mode du champ électromagnétique sont régulièrement espacés. Cette propriété permet de numéroté les niveaux par des nombres 0, 1,2, 3,...;etc... et donc d'écrire |17> le 17 ième niveau et du même coup de considéré qu'il y a 17 particules que l'on appelle photons.

A partir de là on dit qu'une particule c'est une excitation élémentaire du vide et que le vide c'est l'état vide d''excitation élémentaires.

A noter qu'au passage non seulement le vide quantique n'a rien à voir avec le vide classique, mais la particule élémentaire n' a rien à voir, non plus, avec la particule classique.

En fait cette notion de vide quantique est liée au fait que dans certaines circonstances l'énergie classique peut s'écrire sous la forme d'une forme bilinéaire.

En application de ceci:

L'énergie du système d'atomes d'un solide possède un vide dont les excitations élémentaires s'appellent les phonons.

Un corps ferromagnétiques est un vide dont les excitations élémentaires s'appellent les magnons..

En bref il existe en MQ une multitude de vide qui sont tous définis comme des vides d'excitations élémentaires.

A noter que la première excitation élémentaire à été découverte par Einstein et récompensé par ce fait par un prix Nobel.

La compréhension de l'électron en tant que particule élémentaire revient à Dirac qui a montré que l'électron et le positron sont des excitations élémentaires du vide de Dirac.

Tout ceci pour insister que le mot vide en MQ est une maladresse pédagogique à la limite du grotesque

[invitea774bcd7]

Oui mais l'effet Casimir prouve qu'on peut aller encore plus bas !

Non.
Et aussi : trop de smiley tue le smiley
En tout cas, vous lui avez bien fait peur à l'OP avec vos trucs là…

[invitebefc81b0]

Bonsoir,

Merci pour toutes vos réponses! Je suis en train justement de me documenter sur l'effet casimir afin de mieux comprendre. Il est vrai que c'est assez dur mais n'y connaissant rien et regardant les dossiers de F-S il fallait bien que je commence par quelque chose (il faut dire que le mot introduction m'a pas mal aidé pour me décider!).

Merci encore à toutes et tous!
MadHatter

[invitea774bcd7]

L'effet Casimir, c'est tout bête. Ce sont des interactions entre dipôles induits. Point.
N'ai pas peur du côté QED que certains avancent. Ce n'est qu'une formulation « faite pour impressionner »…