augmentation du spin?

[invite54165721]

Bonjour

un photon d'hélicité 1 va imprudemment vers un electron au repos de spin 1/2
et se fait gober. Rassurez vous il sera libéré plus tard.
ma question:
cet electron excité ou virtuel peut il voir son spin passer à 3/2 sinon pourquoi?
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[coussin]

Un électron n'absorbe pas un photon. La valeur du spin de l'électron est une caractéristique fondamentale de celui-ci; ça ne change pas.

Par contre, on utilise ce principe pour exciter des atomes et des molécules vers des états ayant de plus en plus de moment angulaire. Avec des lasers polarisés comme il faut, on peut partir d'un atome dans un état S et l'exciter dans un état P, puis D, etc…

[coussin]

D'ailleurs, le photon n'aime pas trop se servir de son unité de moment angulaire pour augmenter le spin du système qu'il excite (ça ne peut se faire, au minimum, que via une interaction dipolaire magnétique). Il préfère de loin augmenter le moment angulaire du système qu'il excite (via une interaction dipolaire électrique).

[invite54165721]

Un électron n'absorbe pas un photon. La valeur du spin de l'électron est une caractéristique fondamentale de celui-ci; ça ne change pas.

Regarde l'effet Compton.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Regarde l'effet Compton.

Dans l'effet Compton le photon n'est pas absorbé mais diffusé.

Pour des raisons de conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement, un électron libre ne saurait émettre ni absorber un photon. Il faut un tiers (par exemple, le rayonnement de freinage ou, comme le dit coussin, un électron dans un atome).

En outre, le spin reste en effet 1/2. C'est la composante orbitale qui est modifiée (on peut aussi avoir un baculement du spin puisque ses composantes sont +/- 1/2).

Il peut y avoir des règles d'exclusion, stricte ou pas. Du genre transition ou diffusion impossible pour tel électron, tels états de polarisation,... Voir Landau et Lifshitz où c'est donné en détail.

[invite54165721]

voyez les diagrammes de la figure 6.2 (compton scattering) ici
le photon peut etre réémis immédiatement ou dans le cas qui m'intéresse plus tard (voir l'électron virtuel).

[coussin]

Bah regarde ce diagramme alors : http://en.wikipedia.org/wiki/Self_energy
Dans celui-là, l'électron émet spontanément un photon pour le réabsorber après. Si je suis ton raisonnement, après que l'électron ait émis son photon et avant qu'il ne le réabsorbe, il devrait avoir un spin de S=-1/2 si je sais encore additionner des moments angulaires (je parle bien du module de S, pas d'une projection. Un module négatif donc, un spin complexe ).

D'après toi, c'est possible ? Faut pas prendre les diagrammes de Feynman trop au pied de la lettre

[Deedee81]

Alovesupreme,

Dans le cas des particules virtuelles, effectivement, on peut avoir des absorptions émissions. Et pour cause, ces particules sont hors couche de masse (ce qui permet de respecter les lois de conservation).

Mais là aussi l'électron a toujours un spin +/- 1/2

La composition des spins n'est pas additive 1+1 n'est pas toujours égal à 2, ça dépend.

Je te conseille de trouver un livre, cours, site internet... qui parle de la composition des moments angulaires en MQ. Ce n'est pas simple (le calcul des fameux coefficients de Clebsh-Gordan, par exemple). Non seulement la composition en elle-même mais encore pire quand on sait que le moment angulaire J ce n'est pas le spin mais S+L : moment angulaire de spin + moment angulaire orbital.

Ou alors tu peux te limiter à quelques règles (sans justification) :
- les règles vectorielles d'addition des moments angulaire
- la conservation du moment angulaire
- les règles de quantification du spin
- les règles d'interactions (par exemple, indépendamment du moment angulaire et de sa conservation, en soit, les composantes du spin ne changeront que s'il existe une interaction de type magnétique puisque le spin est lié au moment magnétique)

Je dois t'avouer que c'est ce que j'ai trouvé de plus compliqué en mécanique quantique non relativiste.

[invite54165721]

Tout en pensant que les particules virtuelles sont des artefacts mathématiques;
Pour un electron virtuel on a conservation de la 4 impulsion. (d'où des masses bizares.
Si on a de même addition des projection de spin, je suis parti de hélicité = 1 pour le photon et projection du spin de l'électron (meme direction que le photon) = +1/2
A t on bien +3/2 pour l'electron virtuel?

Effectivement Clebsch Gordan cà semble aride...

[coussin]

Le photon est particulier car s'il a S=1 il ne peut pas avoir M_S=0.
Le couplage de S=1/2 de l'électron (2 composantes) et de S=1 du photon (2 composantes aussi, pas 3 comme n'importe quelle autre particule…) donne donc au total 4 composantes. Donc un S=3/2 effectivement.

[invite54165721]

Tu préfère un argument dimensionnel à une règle de conservation?

[coussin]

Écoute : j'ai dit dans mes précédents messages que je pense que ta question n'a pas de sens.
Je m'efforce cependant de donner une réponse basée sur des éléments on-ne-peut-plus corrects et tu n'es pas encore content ?!
Et ce que tu appelles « argument dimensionnel » est une règle de conservation : conservation du nombre total de composantes de spin.

[Deedee81]

Salut,

Et je le répète, car cela ne semble pas bien être passé. En mécanique quantique, la composition des moments angulaires n'est pas une simple addition. C'est plus compliqué que ça.

Pas facile de trouver un article sur le net.

J'ai trouvé ceci :
http://fr.wikiversity.org/wiki/Momen...in%C3%A9tiques

Ca suffit pour voir que c'est tortueux.

Le cas le plus simple, proposé par Alovesup, effectivement, est celui où les spins sont allignés le long d'une même direction. Dans ce cas, c'est une simple addition...... et ça ne peut pas marcher !!!! C'est une règle d'exclusion, même pour un électron virtuel. Tout simplement parce que un électron de moment angulaire 3/2 ça n'existe pas. Il a un spin 1/2, ce qui donne +/- 1/2 pour les composantes de son moment angulaire, pas 3/2.

Le spin du photon et de l'électron ne peuvent pas être alligné si on veut avoir interaction de ce type (absorption ou émission , sans tiers).

Voir le cours de Mécanique Quantique de Feynman pour des cas simples de ce style. Il discute par exemple de la désintégration de lambda et montre l'influence du spin sur l'ammplitude des processus.

[invite54165721]

Merci Deedee pour ton effort pédagogique.
En fait mon point de départ n'était pas photon électron, mais la théorie de Yukawa, ou il y a un couplage pion (isospin -1, 0 ou 1) et nucleon
(n= -1/2, p=+1/2)
le couplage de avec le neutron donne un proton.
Mais il n'y a pas (à ma connaissance) de couplage avec un proton pour donner un baryon ⁺⁺(3/2)
c'est ce genre de chose que j'essaie de comprendre.
Avec deux bosons W⁺ peut on passer successivement
du neutron au proton puis à ce baryon (uuu) instable?

[Deedee81]

Salut,

[...]
Avec deux bosons W⁺ peut on passer successivement
du neutron au proton puis à ce baryon (uuu) instable?

Hé bien cette fois, je n'essaierai pas de répondre car je ne pourrais qu'induire en erreur. Je n'ai pas assez de maitrise.

Espérons qu'un plus calé que moi voie la question.

Désolé

[kalish]

Moi non plus je ne suis pas expert, mais en comparant avec les réponses précédentes, on peut déjà dire que c'est très différents puisque les nucléons ne sont pas vraiment fondamentaux, mais sont des états liés de quarks, contrairement à l'électron qui n'est qu'un électron. Ensuite la répulsion coulombienne n'est -elle pas suffisante pour expliquer qu'on n'a pas de ?