Les photons ont ils une masse ?

[Deedee81]

Pourquoi pas « éther » for old time sake…

Pour trois raisons :

- Pour éviter les confusions
l'éther luminifère du dix-neuvième siècle avait une signification bien précise, très différente de ce qui est invoqué ici (et qui entre nous est plutôt HS).
- Pour éviter les volées de bois verts
le mot "éther" a été utilisé pour tout et n'importe quoi. Et le mot est faible. On ne sait plus vraiment ce que ça désigne. Et l'emploi se retrouve de plus souvent dans des articles pseudo-scientifiques ou de cranks.
- Pour éviter les doubles emplois
Tous les phénomènes invoqués ont déjà des noms avec des significations très précises à la fois d'un point de vue physique et d'un point de vue mathématique. Ici je le qualifierais de "géométrie de l'espace-temps". Inutile d'ajouter des noms juste pour le plaisir.

Le mot éther n'est plus employé que par des auteurs qui veulent donner un caractère "révolutionnaire" à des travaux par ailleurs sans intérêt (il existe des exceptions, j'en connais au moins une, même si je juge que l'auteur a eut tort d'employer ce terme désuet, sulfureux et ambigu).

On l'emploie aussi en chimie, mais ça c'est autres chose, sauf qu'il y en a qui en renifle un peu trop
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[invite4ff2f180]

Bonjour,

allassent à c malgré une supposée
masse non nulle

-> faux

[noureddine2]

Bonjour,
ce n'est pas le "vide" qui se déforme mais l'espace temps (par rapport à un espace temps plat) qui se déforme. Pas besoin d'ether.

salut , pour suivre les deformations de l'espace-temps la lumiere doit avoir une masse ,et puisque sa masse est nul , la lumiere comme le son doit utiliser une matiere pour se deplacer , et cette matiere est le vide qui en se deformant pres d'un trou noir attire la lumiere avec lui , merci .

[invite4ff2f180]

Bonjour,
ce qui est pénible dans vos message c'est :
- vous parler comme si vous affirmiez quelque chose
- vous collez au hasard bout à bout des notions de physique en espérant donner un sens à votre phrase.

Pour vous répondre :

Pour suivre les déformation de l'espace temps, la lumière n'a absolument pas besoin de masse. Votre message n'a donc aucun sens.

[Deedee81]

mon raisonnement est-il pedagogique ou faux?

Faux. Tout objet massif peut se déplacer à une vitesse entre 0 et "presque" c. Tout dépend de l'énergie qu'ils possèdent. Ici les gammas et lex X ont une énergie énorme. Ce sont donc plutôt les photons radios qui iraient plus lentement.

Toutefois, au vu de la borne supérieure expérimentale à leur masse, on n'a aucune chance de voir leur masse comme ça. Même s'ils ont une masse infime, la moindre pichenette et zouuuuu ils filent à quasiment 'c'.

Un bon exemple est le neutrino. En théorie un neutrino peut être au repos : il a une masse (très très petite). Mais personne n'a jamais réussi à produire un neutrino "lent" et encore moins immobile. Ils vont toujours à presque 'c'. (je dis "produire" car les neutrinos de faible énergie sont singulièrement difficile à détecter, encore plus que les très énergétiques pourtant déjà fantomatiques). Même avec un cht'ti micro chouillat d'énergie, braaaaang ils démarent plein tube.

Par contre, un électron a une masse "importante" (tout est relatif) et en communiquant peu d'énergie il va lentement.

[Deedee81]

pour suivre les deformations de l'espace-temps la lumiere doit avoir une masse

Ton "doit" est totalement abusif.

Pourquoi pas :
"pour suivre les deformations de l'espace-temps la lumiere doit avoir des sentiments"
tant que tu y es.

Pour suivre les déformations de l'espace-temps il suffit de suivre la ligne "la plus droite possible" (ce qui correspond de proche en proche à une géodésique). Pas besoin de masse pour faire ça.

[noureddine2]

Pour suivre les déformations de l'espace-temps il suffit de suivre la ligne "la plus droite possible" (ce qui correspond de proche en proche à une géodésique). Pas besoin de masse pour faire ça.

salut , dans la relativite la deformation de l'espace-temps remplace la gravitation , donc je suppose que la deformation de l'espace-temps agit seulement sur la masse ,

[invite4ff2f180]

Tu supposes (encore) mal. En relativité générale, ce qui est important c'est l'énergie. C'est cette dernière qui déforme l'espace temps. La masse n'est qu'un forme d'énergie parmi tant d'autres.

[b@z66]

En passant, il me semble, pour en revenir au sujet des photons et de la masse, que des photons peuvent produire des particules ayant une masse à condition que la réaction donne aussi les anti-particules associées... comme quoi l'équivalence masse-énergie montre bien que l'énergie et la masse peuvent être considérées de la même manière.

[Deedee81]

dans la relativite la deformation de l'espace-temps remplace la gravitation , donc je suppose que la deformation de l'espace-temps agit seulement sur la masse ,

Non, la déformation de l'espace-temps agit sur....tadaaam... elle agit sur... l'espace-temps !

C'est la géométrie qui est modifiée : les lignes droits deviennent courbe, etc...

Par conséquent, peut importe les objets et leur masse : ils vivent dans cet espace-temps avec une géométrie différente.

Dans l'autre sens, comme Mixoo le dit, c'est l'énergie qui est à l'origine de cette courbure de l'espace-temps.

En passant, il me semble, pour en revenir au sujet des photons et de la masse, que des photons peuvent produire des particules ayant une masse à condition que la réaction donne aussi les anti-particules associées... comme quoi l'équivalence masse-énergie montre bien que l'énergie et la masse peuvent être considérées de la même manière.

La masse propre est une forme d'énergie (l'énergie propre) mais toutes les formes de l'énergie n'est pas de la masse.

En outre, je ne veux pas ajouter à la confusion, mais la masse propre de deux photons non colinéaires et de même sens est... non nule !!!! (et identique à la masse propre des particules / antiparticules qui les produiraient). Alors que la masse propre d'un seul photon est nul.

Il n'existe pas de définition de la masse qui soit en même temps constante, invariante et additive. Hélas. Alors on garde la définition de la masse propre (= norme du quadrivecteur impulsion) qui est constante et invariante, deux proprités très utiles en physique.

[b@z66]

La masse propre est une forme d'énergie (l'énergie propre) mais toutes les formes de l'énergie n'est pas de la masse.

En outre, je ne veux pas ajouter à la confusion, mais la masse propre de deux photons non colinéaires et de même sens est... non nule !!!! (et identique à la masse propre des particules / antiparticules qui les produiraient). Alors que la masse propre d'un seul photon est nul.

Il n'existe pas de définition de la masse qui soit en même temps constante, invariante et additive. Hélas. Alors on garde la définition de la masse propre (= norme du quadrivecteur impulsion) qui est constante et invariante, deux proprités très utiles en physique.

Mais bon, l'intérêt général du concept d'énergie, c'est bien qu'on puisse transformer une certaine de ses "formes" en une autre de ses "formes". Enfin, je parlais bien précédemment de photons au pluriel pour évoquer la formation d'un coupe particule-antiparticule. La réaction inverse est peut-être la plus courante et la plus facile à réaliser mais il me semble(je ne suis pas expert en la matière) que rien n'interdit qu'elle se fasse dans ce sens particulier même si l'existence de ce couple peut alors être effectivement très éphémère avant qu'il s'annihile de nouveau en photons.

[curieuxdenature]

salut , dans la relativite la deformation de l'espace-temps remplace la gravitation , donc je suppose que la deformation de l'espace-temps agit seulement sur la masse ,

Bonjour noureddine2

dans sa célèbre expérience de pensée pour faire correspondre la gravité et l'accélération, Einstein a utilisé le trajet d'un pinceau lumineux à travers un ascenseur en chute libre pour montrer que la lumière devait être déviée par un champ de gravité.
L'équivalence avec la chute libre n'oblige aucunement la lumière à avoir une masse pour suivre une trajectoire courbe. Bien que sans masse, le pinceau de lumière suit une trajectoire parabolique, exactement comme une bombe qui tombe d'un avion, par exemple.

[inviteefd8627f]

Salut,

Par contre, je me demande s'il peut exister des particules chargées sans masse.

Et moi je me demande s'il pourrait exister des particules massives sans charge: pas de charge électro-magnétique, pas de charge de couleur!
T'en penses quoi Deedee? Totalement exclus?

[invitebd2b1648]

Et moi je me demande s'il pourrait exister des particules massives sans charge: pas de charge électro-magnétique, pas de charge de couleur!
T'en penses quoi Deedee? Totalement exclus?

Le neutrino !

[invite1c0eeca8]

Par contre, je me demande s'il peut exister des particules chargées sans masse.

allons deedee ... la charge électrique provient d'une association de quarks jusqu'à présent donc de particules massiques

[invitebd2b1648]

C'est sans doute pour çà que l'électron est constitué de quarks !?

[invite58a61433]

Bonsoir,

allons deedee ... la charge électrique provient d'une association de quarks jusqu'à présent donc de particules massiques

Que fais tu de l'électron, du muon, du tau qui ne sont pas des associations de quarks...
La charge électrique c'est juste une manifestation de la symétrie U(1)_local en QED, rien à voir avec les quarks (a priori).

Pour Deedee81 : La question c'est peut-on envisager une théorie de jauge U(1) couplé à un champ de matière non massif ? Ou as tu une idée plus profonde en tête ?

En ce qui concerne la gravitation, ce qui couple à la gravitation c'est le tenseur énergie-impulsion absolument pas la masse. Donc bon les "doit" par ci, les "doit" par là, honnêtement n'est-ce pas un peu prétentieux de dire à la nature ce qu'elle doit faire, non ?

Le neutrino !

Il couple à l'interaction faible.

[invitebd2b1648]

Il couple à l'interaction faible.

Oui mais est-ce que çà lui donne une charge ???

[invite58a61433]

La charge c'est la constante de couplage à une interaction, donc si une particule est sensible à une interaction, c'est qu'elle à une charge non nulle pour cette interaction.

[invite6754323456711]

La charge électrique c'est juste une manifestation de la symétrie U(1)_local en QED, rien à voir avec les quarks (a priori).

Les mathématique seraient l'ontologie ?

C'est la symétrie U(1)_local qui crée la charge électrique ou la charge électrique à pour conséquence le constat d'une symétrie U(1)_local ?

Patrick

[b@z66]

La charge c'est la constante de couplage à une interaction, donc si une particule est sensible à une interaction, c'est qu'elle à une charge non nulle pour cette interaction.

...et si cette particule n'a aucune charge par rapport à une interaction, comment fait-on alors pour la détecter et savoir si elle existe? Peut-on même alors seulement parler "d'existence" dans ce cas là?

[inviteefd8627f]

Ben ... si la section efficace est nulle, c'est sûr qu'on aura du mal à la détecter. Reste plus que la masse! On pourrait l'appeler "matière noire", c'est joli comme nom...

[invite58a61433]

C'est la symétrie U(1)local qui crée la charge électrique ou la charge électrique à pour conséquence le constat d'une symétrie U(1)local ?

Heureusement que tu interviens car en réfléchissant à la réponse je me rends compte que ce que je dis est trop simpliste.
La symétrie de jauge n'implique pas l'existence de la charge (au sens que cela n'impose pas ). Mais l'existence de la charge n'implique pas l'existence d'une symétrie non plus. Cependant la conservation (expérimentale donc) de la charge indique une symétrie U(1) qui soit global. U(1)_global cependant n'implique pas l'existence d'une interaction (et au final on pourrait appeler charge le nombre de particule en comptant -1 les anti-particules et +1 les particules). On peut voir l'existence de cette interaction (ainsi que la forme de cette interaction) comme résultat d'une symétrie locale sous U(1) (entre autres choses).
En théorie des champs on essaye toujours de dériver les lagrangiens à partir d'hypothèses de symétrie très générales. Si l'on impose pas une symétrie de jauge pour tout le lagrangien de la QED alors on a plusieurs écriture possible du terme d'interaction entre les champs de fermions (electron muon tau) et le champ electromagnétique. Si on considère que l'on a symétrie de jauge alors il n'y a plus qu'un terme possible. Alors qu'est-ce que la symétrie de jauge du point de vue des fermions ? En fait une façon de le voir c'est de dire que l'on peut fixer localement l'origine des phases du champ de manière arbitraire sans changer la physique du champ. Après ça ne tombe pas plus mal car ce que l'on mesure ce sont des modules carrés (donc bye bye les phases...), donc on peut dire que cette symétrie est elle aussi une constatation expérimentale.


Bon après je vais être tout à fait honnête il y a plein de points faibles dans ma réponse. Un (des nombreux points discordants) point sympathique est de dire que cette même symétrie de jauge permet d'écrire des lagrangiens qui donne les bonnes observables physiques mais en introduisant des interactions photons-photons, donc d'un certain point de vue on peut donner une charge (au sens couplage) au photon. Bref c'est hautement HS pour le fil et n'aiderai en rien à la compréhension, on peut continuer en MP si tu veux, bien que je pense que l'avis de personnes plus expérimentées que moi en théorie des champs seraient utiles.

et si cette particule n'a aucune charge par rapport à une interaction, comment fait-on alors pour la détecter et savoir si elle existe? Peut-on même alors seulement parler "d'existence" dans ce cas là?

Tout à fait si elle n'interagit d'aucune façon on peut tout simplement dire qu'elle n'existe pas, de toutes façons la physique ne traite que de ce qu'elle peut observer donc des particules qui n'intéragisseraient pas ne seraient pas de son domaine de compétence si je puis dire... L'exemple de la matière noire est pas mauvais sauf que l'on a encore une masse, donc elle peut se manifester.

[noureddine2]

L'équivalence avec la chute libre n'oblige aucunement la lumière à avoir une masse pour suivre une trajectoire courbe. Bien que sans masse, le pinceau de lumière suit une trajectoire parabolique, exactement comme une bombe qui tombe d'un avion, par exemple.

salut , merci , j'aimerai avoir des liens ou il y'a des exemples de lumiere qui suit une trajectoire courbe . merci .
j'ai encore une question :
pourquoi la tragectoire d'une onde electromagnetique comme la lumiere n'est pas deviée par un aimant eletro-magnetique ? merci .

[Deedee81]

Salut,

j'aimerai avoir des liens ou il y'a des exemples de lumiere qui suit une trajectoire courbe .

Par exemple :
http://www.lacosmo.com/DeviationLumiere/index.html

Ce fut même la première confirmation de la théorie d'Einstein.

Attention, je le rappelle encore une fois, ce n'est pas la masse qui est importante pour la gravitation mais l'énergie.

A notre échelle, ça ne fait pas grosse différence (pour un objet comme une pomme, l'énergie propre = masse propre / c² est pratiquement égale à l'énergie totale).

j'ai encore une question :
pourquoi la tragectoire d'une onde electromagnetique comme la lumiere n'est pas deviée par un aimant eletro-magnetique ?

Parceque la lumière n'a pas de charge électrique ni de moment magnétique.

L'électromagnétisme n'est pas la gravitation.

La gravitation peut se formuler à travers la géométrie de l'espace-temps. Pas l'électromagnétisme.

[inviteccac9361]

La gravitation peut se formuler à travers la géométrie de l'espace-temps. Pas l'électromagnétisme.

La preuve en est - reprennez-moi si je me trompe - que la gravité est la seule(?) interaction fondamentale qui "ne se consomme pas".

Si un astre s'interpose entre la Terre et le Soleil, la gravité ne va pas agir preferentiellement sur l'astre interposé et diminuer l'action qu'elle a sur la Terre. (ouf)
Il s'agit donc d'un effet géometrique.

[Deedee81]

La preuve en est - reprennez-moi si je me trompe - que la gravité est la seule(?) interaction fondamentale qui "ne se consomme pas".

"Consommer une interaction", ça veut dire quoi La cuisiner avec des petits pois ?

Si un astre s'interpose entre la Terre et le Soleil, la gravité ne va pas agir preferentiellement sur l'astre interposé et diminuer l'action qu'elle a sur la Terre. (ouf)
Il s'agit donc d'un effet géometrique.

En fait, ce n'est pas tout à fait vrai. La Terre déformant l'espace-temps, cela a forcément un impact sur l'action de l'astre sur ce qui se trouve derrière la Terre. (je n'oserais pas me lancer dans un tel calcul, c'est forcément très très complexe)

Non, le coté géométrique est lié au principe d'équivalence. C'est le fait que la masse inerte = la masse grave. Cela induit qu'il y a équivalence (locale) entre accélération et gravitation. Et cela permet la géométrisation de la gravité.

La charge électrique n'étant pas proportionnelle à la masse.... ça ne marche pas pour l'électromagnétisme.

[inviteccac9361]

Merci pour tes explication Deedee81.

Sinon, pour en revenir à la courbure de la trajectoire de la lumiere.
Il s'agit d'une courbure apparente pour un observateur eloigné non ?
Si je comprend bien, le photon, lui, localement, a une trajectoire rectligne. rectiligne dans le sens de l'Espace-temps.
Sa trajectoire etant celle de l'espace courbé par la gravitation.
Finalement, la representation humaine de l'espace-temps est trompeuse.

Concernant la figure 35 du lien :

Par exemple :
http://www.lacosmo.com/DeviationLumiere/index.html

Ne pourrait-on concevoir qu'une masse soit suffisante, pour courber l'espace au point que le photon se satellise autours de celle-ci ?

Dans le cas d'un trou noir par exemple.
On pourrait observer des cas d'amplification lumineuse avec expulsion pulsée de rayonnements electromagnetiques ?
Puisque le trou noir ne peut pas être statique, son rayon à partir duquel rien ne s'en echappe doit osciller.

C'est peut-être par là qu'il faut chercher si on veut determiner la masse infime, eventuelle, du photon ?

[Deedee81]

Sinon, pour en revenir à la courbure de la trajectoire de la lumiere.
Il s'agit d'une courbure apparente pour un observateur eloigné non ?
Si je comprend bien, le photon, lui, localement, a une trajectoire rectligne. rectiligne dans le sens de l'Espace-temps.
Sa trajectoire etant celle de l'espace courbé par la gravitation.
Finalement, la representation humaine de l'espace-temps est trompeuse.

Ca dépend sans doute de la façon de voir les choses mais je n'appelerais pas ça "trompeur" ou "apparent" (et, oui, tu as bien compris, localement une géodésique est la trajectoire "la plus droite possible").

En particulier la courbure est objective (c'est même une des rares choses objectives en RG ), les coefficients du tenseur de courbure de Riemann-Christoffel sont directement proportionnels aux forces de marée. En outre, si on avait la possibilité matérielle de le faire, si on effectuait des mesures géométriques de précision autour du soleil, on trouverait que la géométrie d'Euclide n'est pas valide (le rapport du diamètre à un cercle, tracé autour du Soleil, n'est pas égal à pi).

Ne pourrait-on concevoir qu'une masse soit suffisante, pour courber l'espace au point que le photon se satellise autours de celle-ci ?

Dans le cas d'un trou noir par exemple.

Oui, tout à fait, cela s'appelle d'ailleurs "orbite des photons" et c'est la dernière orbite stable autour d'un trou noir.

On pourrait observer des cas d'amplification lumineuse avec expulsion pulsée de rayonnements electromagnetiques ?
Puisque le trou noir ne peut pas être statique, son rayon à partir duquel rien ne s'en echappe doit osciller.

C'est peut-être par là qu'il faut chercher si on veut determiner la masse infime, eventuelle, du photon ?

C'est un laboratoire idéal, en effet. Malheureusement (ou heureusement ) on n'en a pas sous la main. Ils sont trop loin pour avoir des mesures suffisantes.

[inviteccac9361]

En outre, si on avait la possibilité matérielle de le faire, si on effectuait des mesures géométriques de précision autour du soleil, on trouverait que la géométrie d'Euclide n'est pas valide (le rapport du diamètre à un cercle, tracé autour du Soleil, n'est pas égal à pi).

Super
Sans vouloir te faire dire ce que tu n'as pas dit.
Pour moi ça colle. Si on considere que la nature est géometrique. Pi n'y trouve pas sa place. C'est un nombre irrationel, donc irréel par nature.
C'est des considerations plus philosophiques que physique, certes

Oui, tout à fait, cela s'appelle d'ailleurs "orbite des photons" et c'est la dernière orbite stable autour d'un trou noir.

Interressant.
Donc, la phrase suivante a peut-être un sens.
Je vais essayer de l'argumenter.

On pourrait observer des cas d'amplification lumineuse avec expulsion pulsée de rayonnements electromagnetiques ?
Puisque le trou noir ne peut pas être statique, son rayon à partir duquel rien ne s'en echappe doit osciller.

En admettant que des photons soient piégés au niveau de "l'orbite des photons". Peuvent-ils rester indefiniment sur cette orbite ?
Non, puisque tout phenomene physique fluctue.
Cette derniere affirmation est sujete à caution, mais je pense qu'elle est démontrable. (fluctuations du vide)

Donc si le rayon de cette orbite augmente, les photons sont piégés à l'interieur du trou noir. Si le rayon diminue(fluctuation), les photons s'echappent.
Ceci se produisant periodiquement (pulsée), on aura une "addition" de photons (amplification) en attente d'être expulsés (rayonnement electromagnetique).
C'est certainement une vision simpliste à ma mesure.

Je vient de trouver ceci qui permet peut-être d'y trouver une analogie :
http://www.futura-sciences.com/fr/ne...optique_14885/