Un photon possède une masse nulle, une charge électrique nulle.Envoyé par betatron
Par contre il possède une quantité de mouvement P et une énergie E liée par la relation E = P.c
Quand on a 2 photons 1 et 2
On a
P = P1 + P2
E = E1 + E2
Si les photons interagissaient on aurait:
E = E1 + E2 + E12
où E12 est l'énergie d'interaction entre les 2 photons.
Comme le photon ne porte pas de charge alors E12 = 0
Rien. Il n'empêche que ton intuition est fondée. Avec ce qu'on sait de la Physique aujourd'hui, il ne semble pas possible d'atteindre de si grandes vitesses, ne serait-ce qu'à cause de la masse de carburant nécessaire.
Un bon topo sur la question:
http://physfsa.ulb.ac.be/IMG/pdf/semay06.pdf
Bonne remarque. J'avais oublié ce problème alors que je suis toujours un des premiers à le rappeller
Sans vouloir contedire ce qui a été dit sur l'interaction entre photon, pour être précis, il y a bien interaction entre photons. Mais la section efficace est infime, vraiment très très petite. Mais ça a quand même été mesuré (j'ai été très surpris quand on me l'a indiqué, car la valeur est réellement infime).
Ca ne change rien aux explications de Mariposa qui sont correctes. Cette petite infime interaction est beaucoup trop faible pour jouer. C'est juste une petite correction aux valeurs classiques ou semi-classiques.
L'origine de cette interaction est en théorie quantique des champs. Le photon peut pendant une durée de temps infime se transformer en paire électron-positron (fluctuation). Et ces particules là peuvent interagir.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Et même dans laccélerateur de particules en suisse, on n'arrive pas à atteindre ces vitesses?
N'avons-nous pas une fâcheuse tendance générale à considérer comme négligeables ces fluctuations? Alors que, lorsqu'on y réfléchit bien, l'univers entier pourrait n'être qu'une fluctuation du vide.
Ajoutons à cela qu'un effet comme celui d'Unruh montre que même la notion de particule est relative (il peut y avoir des particules dans un repère, et zéro dans un autre). Il se pourrait bien que tous les effets macroscopiques que nous observons, notamment en relativité, aient pour origine profonde ce vide dont le contenu dépend de l'observateur, et qui n'a aucun sens sans lui.
Il semble en tout cas que les fluctuations du vide pourraient jouer le rôle de ce que Mariposa appelle le thermostat...
C'est OKBonne remarque. J'avais oublié ce problème alors que je suis toujours un des premiers à le rappeller
Sans vouloir contedire ce qui a été dit sur l'interaction entre photon, pour être précis, il y a bien interaction entre photons. Mais la section efficace est infime, vraiment très très petite. Mais ça a quand même été mesuré (j'ai été très surpris quand on me l'a indiqué, car la valeur est réellement infime).
Ca ne change rien aux explications de Mariposa qui sont correctes. Cette petite infime interaction est beaucoup trop faible pour jouer. C'est juste une petite correction aux valeurs classiques ou semi-classiques.
C'est pas tout à fait çà.L'origine de cette interaction est en théorie quantique des champs. Le photon peut pendant une durée de temps infime se transformer en paire électron-positron (fluctuation). Et ces particules là peuvent interagir.
En fait c'est strictement la même chose que les phénomènes d'optique non linéaire dans des semi-conducteurs avec des photons de fréquence: w< Eg= bande interdite.
Dans QED le gap c'est l'énergie qu'il faut fournir pour créer vraiment une paire particules-antiparticules en lieu et place d'une paire électrons-trous dans un semi-conducteurs).
Le phénomène (dans les 2 cas) est le suivant:
Le photon 1 polarise le système, çad fait varier l'indice optique du milieu (ou d'une manière équivalente la constante diélectrique). Le photon 2 ressent la modification de l'indice optique et donc se trouve dévier.
La même chose dit autrement:
Le photon 1 polarise le vide de Dirac (qui joue le rôle du semi-conducteur). Cette polarisation est représentée par une paire électron-positrons (qui est virtuelle, il s'agit tout simplement d'un élément de matrice mathématique) et l'électron 2 subit cette polarisation et donc dévier.
Remarque: Si la masse des électrons et des positrons étaient infinis alors le vide de Dirac serait non polarisable et il n'y aurait pas d' interactions entre photons.
En résumé il faut retenir que l'interaction entre photons est un phénomène d'optique non linéaire et donc très faible et donc d'autant plus faible que la masse de l'électron est élevée.
Tu as juste été plus précis que moi.
L'approche que j'ai vu c'est un calcul typique de collision avec les diagrammes de Feynman. Style effet Compton. C'était décrit comme je l'expliquais (en plus de lignes, quand même, c'est dans le QFT de Itzykson et Zuber). Mais comme ce phénomène est aussi appelé polarisation du vide.... on retombe sur ta façon d'expliquer. Ton explication est plus dans le style de Cohen-Tanoudji, je me trompe ?
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Salut,
je lis avec attention votre discussion,
je ne vois pas la raison du "c'est pourquoi", tous les gaz ne refroidissent pas lorsqu ils subissent une detente adiabatique (les gaz parfaits par exemple, ou l'helium de memoire) ou Joules Thomson PVgamma=cte... alors pour un gaz de photons c'est encore moins evident !
je prefere largement l'explication suivante :
bref pas grand chose à dire
++
Franzz, Corrosion
"Mon " explication" est universelle. Dans tous les cas il s'agit d'un calcul de perturbation au second ordre dépendant du temps.Tu as juste été plus précis que moi.
L'approche que j'ai vu c'est un calcul typique de collision avec les diagrammes de Feynman. Style effet Compton. C'était décrit comme je l'expliquais (en plus de lignes, quand même
J'ai surtout tiqué lorsque tu as écris:
"Le photon peut pendant une durée de temps infime se transformer en paire électron-positron (fluctuation)".
Ce qui n'est pas juste est le photon ne se transforme pas en paire électron-positron. Ce qui est juste est que le photon déforme le vide de Dirac et cette déformation est mathématiquement représentée par une excitation "virtuelle" électrons-positrons.
Dans un calcul de perturbations au second ordre l'élément de matrice non diagonale qui représente la polarisation est du style (h.w/m.c2)2 ce qui veut dire que la section efficace du photon croit de zéro à une valeur finie au (dessous du gap).
En termes de dessins de Feymann tu as 2 photons entrant et 2 photons sortant (ce sont des photons réels) et entre les 2 tu as les pires electrons-positrons (qui sont virtuelles).
C'est la même chose qu'écrire:
<1,2 |O |e-p> < e-p|O|3,4>
1,2,3,4 sont les états de photons entrant et sortant.
O c'est l'opérateur de couplage entre les excitations photons du vide électromagnétiques et les excitations du vide de Dirac.
Il ne faut pas se laisser impressionner sur les dessins de Feymann qui sont un calcul de perturbations à tous les ordres tel que tu les trouvent dans n'importe quel livre de MQ. La différence essentielle est que chaque terme de perturbation est séparément covariant.
Bonsoir,
Question bête :
Un photon a une masse nulle, soit.
La lumière c'est de l'énergie...
Hors l'énergie est massive
La lumière n'est-elle pas massive ? (E= PC mais P=MV donc 0 [?] )
Si la lumière est massive, qu'est-ce qui la distingue d'un "champ statique" (électrostatique par exemple, donc avec des photons également)
Le champ est-il "énergie" au même titre que la lumière ou pas ?
Qu'est-ce qui distingue les deux ?
Bonsoir,
je pense que nous devons être quelques millions à nous poser la question!
Je crains que les seules réponses qu'on obtienne à ce jour soient du style:
"la masse est une forme de l'énergie, mais l'énergie n'est pas une forme de la masse"...
Bonsoir,
J'aurais deux questions, la première te paraitra peut-être impertinente (mais c'est pas le but recherché, voulant au contraire rester très modeste face à ton savoir) et l'autre te paraitra au contraire sans doute naïve :
1) Si on veut être totalement rigoureux, on dit : "on a 2 photons en entrée, d'états a et b, deux photons en sorti, d'états c et d, aucun électron ni positron en entrée et sorti, et on calcule à partir du hamiltonien QED la prob |<c,d|S|a,b>|2 qui, chose curieuse, peut être différente de 0 même lorsque|c,d> est différent de |a,b>. Le reste n'étant que littérature (cependant très utile, bien que très trompeuse si on y fait pas attention), en quoi ton explication est-elle moins de la littérature que celle de Deedee ? Dans les deux cas on raconte une histoire (que ce soit "un photon se transforme en positron-électron" - certes, il faudrait dans ce cas raconter plusieurs histoires à la fois- ou "un photon polarise le système etc..") alors que la MQ n'en raconte, elle, aucune.
2) La deuxième question concerne le couplage gravitation-champ électromag. Je ne comprend pas pourquoi, alors que le champ gravitationnel est couplé en relativité générale avec le champ électromag via le tenseur énergie-impulsion du champ EM, cela ne se traduirait pas en TQC par des vertex photon-graviton (pour reprendre le langage des graphs de Feynman) ?
1°) Il est dit, (je ne me souviens si cela s'applique pour l'espace) que le vide n'existe pas, que tout est constitué de quelquechose.
Je ne sais pas, mariposa semble assez calé dans ce domaine, j'aimerais bien avoir son opinion...
bonjour,
le photon a une masse nulle, ce qui permet a l'interaction électromagnétique d'avoir une portée infinie, c'est pas la cas de tout les boson ("cousins" des photon), comme par exemple les boson W et Z on une masse assez importante W=80GeV Z=91GeV (1)(pour comparaison la masse le l'électron = 511KeV) cette masse rend la portée l'interaction faible de très petite, de l'ordre de la taille du noyaux l'atome (2).
la masse, la charge, le spin, ... sont des caractéristiques intrinsèques des particules, ce sont des invariants.
l'énergie-impulsion n'est pas invariante, ce n'est pas une caractéristique des particules.
source :
(1) Particle Data Group
(2) http://fr.wikipedia.org/wiki/Interaction_faible
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Merci pour cette réponse, mais cela ne répond pas à la question posées au post #40
pour être tout a fait franc avez vous je ne comprends pas bien votre question, le but de mon message précédent était de monter la différence entre masse et énergie.
je ne pense pas avoir le niveau pour apporter une réponse claire a votre question, mais je vais quand même essayer, il ne faudra donc pas prendre tout ce que je dit pour "argent comptant"
Un photon a une masse nulle :
c'est exact
La lumière c'est de l'énergie... :
non, en physique classique c'est une onde électromagnétique, en quantique c'est des photons, les caractéristiques de la lumières ne se limites pas a l'énergie, il y aussi la polarisation (onde EM classique) ou un spin (photon quantique).
Hors l'énergie est massive :
non, l'énergie c'est l'énergie et la masse c'est la masse, elles peuvent ce transformer l'une en l'autre, comme par exemple dans une réaction nucléaire ou le défaut de masse est transformé en impulsion-énergie.
la formule qui relie la masse a l'énergie est :
dans le cas d'une particule au repos (p=0) on trouve la célèbre :
La lumière n'est-elle pas massive ? (E= PC mais P=MV donc 0 [?] )
même chose qu'au dessus :
si m=0
pour le photon
il est l'heure d'aller manger, j'essayerais de continuer plus tard, mais la théorie des champs est très complexe.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Merci pour ce complément de réponse, je pense que mariposa n'aurait pas fait mieux
Je ne mets pas en doute cette démonstration très explicite mais elle soulève tout de même un paradoxe :
Vous dites qu'en physique classique, la lumière est une onde électromagnétique..ok, et en mécanique quantique des photons ..ok.
Par contre vous dites que ce n'est pas de l'énergie hors :
- d'un point de vue quantique, un électron qui perd de l'énergie émet cette énergie précisément sous la forme d'un photon (conservation de l'énergie) dont l'énergie vaut E=hv comme vous le dites vous même :
donc à une onde électromagnétique de fréquence v correspond bien une énergie E [?]
- d'un point de vue classique, un corps noir qui absorbe la lumière s'échauffe (énergie)
J'avoue que je suis largué
Sur la deuxième question, (énergie non massive) je suis largué également :
A l'énergie de Planck correspond bien la masse de Planck.
Pourquoi les physiciens du CERN envisagent-ils d'éventuelles créations de mini-trous noirs (à supposer que l'échelle de Planck soit plus proche que prévue bien sûr).
L'éventuelle création de ceux-ci ne serait-il pas la conséquence directe d'une concentration extrême d'énergie dans un petit volume ?
Hors cette énergie doit bien être massive, puisque c'est bien la masse qui est à l'origine de la formation d'un trou noir, et pas l'énergie non ?
dans le cas quantique le photon transporte une énergie quantifié E=hv
dans le cas classique l'onde EM est représenté par des vecteurs, le flux d'énergie qu'elle transporte est calculé par des opérations mathématiques sur ces vecteurs.(1) (2)
le problème c'est qu'avec la vue classique l'énergie devient infinie quand la fréquence augmente vers l'infini (ou la longueur d'onde diminue ver zéro), ce n'est pas le cas expérimentalement, c'est ce qui a poussé Planck a penser que l'énergie est quantifié
il faut savoir que l'énergie de plack est de 10^18 GeV, celle du LHC est de 10^4 GeV, il y a 14 ordres de grandeur de différence, c'est énorme. (4)Sur la deuxième question, (énergie non massive) je suis largué également :
il faut savoir aussi que selon la relativité générale l'impulsion-énergie est capable tout comme la masse de déformer l'espace-temps (de générer de la gravité) selon toujours la même équation qui lie la masse et l'énergie. (5)
sources :
(1)http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_%C...agn%C3%A9tique
(2)http://fr.wikipedia.org/wiki/Vecteur_de_Poynting
(3)http://fr.wikipedia.org/wiki/Corps_noir
(4)http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageI01.html
(5)http://fr.wikipedia.org/wiki/Relativ...27.C3.A9nergie
Dernière modification par doul11 ; 01/05/2010 à 13h04.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Merci beaucoup pour cette confirmation et ces liens très intéressants.
J'en ai bien pris note.
J'ai juste une dernière question (d'un point de vue quantique) :
Dans le cas d'un "champ" électromagnétique (considéré statique), peut-on considérer que c'est l'équivalent d'une onde électromagnétique de fréquence nulle telle E=Hv = 0 ?
Exemple : une charge électrique....je suppose qu'elle est entourée d'un bain de photons...pour pouvoir interagir avec d'autres charges...
Salut,Dans le cas d'un "champ" électromagnétique (considéré statique), peut-on considérer que c'est l'équivalent d'une onde électromagnétique de fréquence nulle telle E=Hv = 0 ?
Exemple : une charge électrique....je suppose qu'elle est entourée d'un bain de photons...pour pouvoir interagir avec d'autres charges...
ne compte pas sur moi pour t'expliquer ce qu'est la jauge de Coulomb.
Mais ne dis pas champ électromagnétique pour champ électrostatique, tu risques de te faire taper sur les doigts!
mais de rien, c'est avec plaisir que j'essaye de répondre aux questions.
si on est dans un point de vue quantique on ne peut pas parler de champ ou d'onde EM, c'est uniquement des visions classiques. par contre on peut parler de champs dans le cadre de la théorie quantique des champs (QFT), ce sont a la base des champs classiques qui sont passé "a la moulinette" pour être quantifié et donc devenir quantique.J'ai juste une dernière question (d'un point de vue quantique) :
Dans le cas d'un "champ" électromagnétique (considéré statique), peut-on considérer que c'est l'équivalent d'une onde électromagnétique de fréquence nulle telle E=Hv = 0 ?
pour en revenir a la question, par exemple avec des photons, un champ (quantique) qui contient n photon est excité sur le n-ème niveau d'énergie, si il n'y a pas de particules le champs est excité sur le niveau zéro, sa veut bien dire que même si il n'y a pas de particules le niveau zéro n'est pas égal au niveau zéro d'énergie, car l'énergie zéro n'existe pas au niveau quantique, ceci est du au principe d'incertitude.
si on applique la théorie quantique des champs a l'électrodynamique classique on obtient la théorie de l'électrodynamique quantique (QED) qui explique les interaction de la force électromagnétique, entre photon et électron, pour en venir au dernier point de votre message les électrons interagissent avec des photons virtuels (car leur durée de vie est très courte). toujours selon le principe d'incertitude l'électron se trouve alors "habillé" de particules virtuelles.
ça réponds aussi a la question du fil : "nature physique du vide" d'un point de vue quantique le vide est "plein" de particules virtuelles, toujours a cause du principe d'incertitude qui dit que :
si le temps est petit alors l'incertitude sur l'énergie est grande, suffisamment pour qu'une particule ce matérialise, puis de désintégre rapidement. (voir : http://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_d%27incertitude )
je ne sais pas si j'ai été très clair ? si se n'est pas le cas dites le moi.
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
c'est surMais ne dis pas champ électromagnétique pour champ électrostatique, tu risques de te faire taper sur les doigts!
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Pardon, c'est un abus de langage, je parlais bien de champ électrostatique, je voulais précipitamment faire allusion à la "force électromagnétique" (dont le boson médiateur est ici le photon) qui est bien celle des 4 forces fondamentales qui entre en jeu iciSalut,
ne dis pas champ électromagnétique pour champ électrostatique, tu risques de te faire taper sur les doigts!
D'accord, cela répond à ma question
Effectivement, la différence est encore plus précise ici.les électrons interagissent avec des photons virtuels (car leur durée de vie est très courte). toujours selon le principe d'incertitude l'électron se trouve alors "habillé" de particules virtuelles.
Les photons virtuels du champ attendent donc d'être sollicités par la présence d'une charge qui nécessiterait alors un éventuel échange de photons réels, si je comprends bien..
Oui, cela je le savais..si le temps est petit alors l'incertitude sur l'énergie est grande, suffisamment pour qu'une particule ce matérialise, puis de désintégre rapidement.
Je pense qu'on ne peut pas être plus clair, encore mercije ne sais pas si j'ai été très clair ? si se n'est pas le cas dites le moi.
je ne peut pas vous dire si ce que cous dites est juste ou faux, j'atteins ici mes limites de la compréhension de la QED, je ne sais pas ou se trouve la limite entre particules virtuelle et réelle, sur ce point, et même pour le reste de la discutions, ça serais bien que quelqu'un d'autre que moi donne des explications. ça permettais d'avoir un autre point de vue, c'est toujours mieux.
je suis contant d'avoir pu vous apporter quelques éléments de réponsesJe pense qu'on ne peut pas être plus clair, encore merci
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Salut !
c'est assez délicat d'expliquer avec les mains ces sujets sans risquer de donner de fausses idées, et effectivement, l'image que suggère eugene en terme de "photons virtuels du champ attendant d'être sollicités par la présence d'une charge qui nécessiterait alors un éventuel échange de photons réels" ne me parait pas très approprié. En vérité, les seules images que suggérèrent les calculs de la QED, les graphes de Feynman, doivent être maniées avec beaucoup de précautions pour éviter les contresens.
A proprement parler, les calculs de la QED ne disent absolument rien sur ce qui se passe entre 2 observations : ni que des photons virtuels se baladent autour des électrons, ni de choses comme ça. La QED permet seulement de faire des prédictions, par exemple sur la probabilité pour trouver à l'instant t une certaine distribution de photon, d'électron et de positron dans certains états en sachant que l'on a telle ou telle distribution à l'état initiale. Pour ce faire, on fait un calcule que l'on appelle un "calcul de perturbation". La probabilité en question a la particularité d'être le carré d'une somme d'une infinité de terme (on ne prend bien sûr pas la peine de tous les calculer, seule une poignée d'entre eux apportent une contribution non négligeable) et chaque terme (qui est de nature complexe) peut être représenté par un diagramme de Feynman. Dans ces diagrammes, on voit apparaitre des électrons qui se meuvent, puis changent subitement de direction en émettant un photon, photon qui est alors absorbé par un autre électron etc. On parle de photon virtuel lorsque le photon est émis et absorbé dans un des graphes, et ne compte donc pas parmi les photons de l'état initial ni de l'état final. En fait, chaque diagramme relie l'état initial à l'état final, et représente en quelque sorte une "histoire virtuelle" ; mais ces histoires virtuelles qui, je le rappelle, ne représentent que des termes d'une somme dans un calcul, doivent être sommées entre elles, puis mises au carré pour obtenir la probabilité. Ce qui veut dire qu'aucune de ces histoires ne peut être prise comme représentant le processus physique qui s'est déroulé entre l'état initial et l'état final (les termes associées à ces histoires étant complexes, on serait obligé de dire qu'il y aurait "interférence" entre ces différentes histoires, si on persistait à prendre ces histoires au sérieux).
Ces états initial et final correspondent donc bien à des interactions car tant que je n'interagis pas avec quelque chose je peux spéculer sur un bon nombre de modèle le concernant. Ce sont des situations que nous retrouvons dans d'autre domaine que la physique pour lesquelles le libre arbitre semble en être la base.
Entre nos deux derniers échanges nous avons pu avoir un bon nombre de comportement. Je ne peux que spéculer sur l'évolution de tes comportements pour prédire quel y sera lors de notre prochain échange. Les seuls éléments objectif que je peux avoir sont nos interactions/échanges.
Patrick
Oui, et le mot conceptuellement difficile est "trouver".
C'est pourtant bien le point de vue de Feynman dans la représentation de la MQ (et TQC) d'intégrale de chemin, on somme les poids complexes de tous les chemins et les chemins qui reste après interférence sont les chemins physiques.
Tes desirs sont desordres. (A. Damasio)
Moi même, j'ai tendance à me placer sous ce point de vue, mais je ne le considère pas de manière réaliste, seulement de manière allégorique. La question de savoir quelle réalité et quel sens à donner à des histoires qui seraient toutes suivies en même temps ne me parait pas évidente (comme d'ailleurs toutes les questions touchant au rapport entre réalité et mécanique quantique )
de nombreux chemins se détruisent mutuellement par interférence et ne contribuent pas à l'amplitude finale. Dans des cas limites, on a même uniquement les chemins du voisinage d'un certain chemin extrémal qui contribue à l'amplitude, et c'est ce chemin qui correspond en physique classique à celui trouvé par le principe de moindre action. Après que veux-tu dire par "ces chemins sont les chemins physiques" ? Personnellement, même si ces chemins sont les seuls qui contribuent à l'amplitude finale, il me parait plus que douteux de dire : "ces chemins sont ceux effectivement suivies par les particules".on somme les poids complexes de tous les chemins et les chemins qui reste après interférence sont les chemins physiques.
