Nuage electronique et espace temps

[Mailou75]

Bonjour,

Comme vous avez pu le constater jusqu'ici je ne suis pas un homme de calcul mais d'image. J'ai toujours besoin de me représenter mentalement qq chose pour le comprendre. Comme je ne capte pas grand chose aux fonctions d'ondes et autres probabilités quantiques j'ai grand mal à comprendre ce qu'est un nuage electronique, cad une probabilité égale de trouver un electron sur une sphère de centre proton. Je vais tenter une représentation et vous me direz svp si ca peut correspondre aux formules ou pas du tout.

Je considère un atome d'H dans un espace 2D. Le nuage electronique est alors un cercle.
Pour que l'electron puisse se trouver simultanément partout sur le cercle je n'arrive pas à me le figurer autrement que par un cône de lumière.
L'ennui c'est que la pointe du cône ne se trouve alors pas dans le même temps que le proton.
Et je ne crois pas avoir lu qq part ce genre de décalage temporel...

Pour faciliter la compréhension je vous fournis un petit schéma.

Pourriez vous (si c'est possible) critiquer cette représentation, ou (le cas échéant) tenter une expression imagée ce ce nuage?

Merci d'avance
Mailou
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[Mailou75]

J'aimerais vous montrer la suite...

Fig 1 :

On reprend notre e- situé aléatoirement dans l'espace à T (cercle en 2D)
Sa position limite dans l'espace-temps est le cone rouge.
Inversement, la position limite des protons et neutrons est donnée par le cone bleu (cercle à T-n)
Le module (proton + neutron + e-) à T-n est l'Hydrogène, il peut s'additionner.

Fig 2 :

Les modules limite d'H dans les espaces à T-a, T-b et T-c, s'additionnent en T (nous).
Les unités de l'axe du temps sont des Tp (Temps de Planck)
Une couche electronique correspond au decalage sur l'axe de temps x C.

Fig 3 :

Malheureusement ça ne se passe pas comme ça... le graphique n'est pas t (d) = -C , la masse intervient et courbe l'espace-temps.
L'image représente "la pointe du cone espace-temps passé d'un atome de Césium" (pas très rigoureux sur les unités désolé )
Le cone d'espace-temps n'est pas rigide, il se deforme sous l'effet d'une masse pour conserver C.

Bon...
Pas très "chartueux", mais j'aimerais beaucoup avoir votre avis,
si c'est vraiment nawak et que je dois éliminer cette représentation de mon esprit je préfèrerais le savoir

Merci d'avance
Mailou

NB : Même à petite echelle l'espace n'existe pas, seul l'espace temps existe, le noyau et les electrons ne vivent pas dans le même espace donc pas dans le même temps.

[Deedee81]

Salut,

Je considère un atome d'H dans un espace 2D. Le nuage electronique est alors un cercle.

Plutôt un disque : l'électron peut être partout dans le disque, pas seulement sur le bord. Et encore, les bords du disques sont flous.

Pour que l'electron puisse se trouver simultanément partout sur le cercle je n'arrive pas à me le figurer autrement que par un cône de lumière.

Malheureusement c'est faux, totalement faux : l'état de l'électron est stable (du moins si on est dans l'état de base et qu'un marteau ne vient pas frapper sur l'atome ) et donc son état est le même en T-1 et T. Le dessin devrait donc être un cylindre !

Si tu as du mal à imaginer cela, considère que l'électron est comme une fluide une espèce de liquide répartit autour du proton. Cette analogie a ses limites mais elle marche assez bien (initialement Schrödinger en découvrant son équation se l'était représenté comme ça, et il y a même une équation de continuité, comme pour les fluides et dans certains cas, comme en supraconductivité, l'analogie est même excellente). On utilise aussi (en toute première approximation) cette analogie pour les protons et les neutrons dans un noyau (modèle dit de la goutte liquide).

Je suppose qu'une flaque d'électron autour d'un proton ne te pose pas de problème de représentation imagée

Voici quelques représentations de ces orbitales :
http://www.chemcomp.com/journal/molorbs/ao.gif

Il n'y a pas que des boules et des disques.

A noter les couleurs, c'est ici une représentation de la phase (non visible non plus sur ton dessin) puisque l'amplitude (la fonction d'onde) est un nombre complexe. C'est dû au caractère ondulatoire de l'électron.

On peut donc aussi laisser tomber ton deuxième message.

P.S. ton message aurait été mieux placé dans le forum physique que astrophysique !

[Mailou75]

Plutôt un disque : l'électron peut être partout dans le disque, pas seulement sur le bord. Et encore, les bords du disques sont flous.

Dans cette représentation ca veut juste dire que l'electron n'est pas sur le cone (C) mais dans le cone, j'ai pas dis le contraire (j'ai bien parlé de limite)

Malheureusement c'est faux, totalement faux : l'état de l'électron est stable (du moins si on est dans l'état de base et qu'un marteau ne vient pas frapper sur l'atome ) et donc son état est le même en T-1 et T. Le dessin devrait donc être un cylindre !

Je vois ou tu veux en venir... cylindre = rien de change. Mais ça c'est pas possible, la "diagonale" du cylindre dépasserait C.
Si ton marteau tappe à T , comment fait l'electron pour parcourrir cette diagonale (si il est a l'opposé à T-1)?
Et cette probabilité existe si on se trouve hors du cone...

Je suppose qu'une flaque d'électron autour d'un proton ne te pose pas de problème de représentation imagée

Pas facile, je progresse, je régresse, je patauge... mais te moque pas de moi stp

A noter les couleurs, c'est ici une représentation de la phase (non visible non plus sur ton dessin) puisque l'amplitude (la fonction d'onde) est un nombre complexe. C'est dû au caractère ondulatoire de l'électron.

Pas sur de comprendre à quoi ca corrrespond, pourtant c'est pas la premiere fois que je crois ces p'tits desssins...

P.S. ton message aurait été mieux placé dans le forum physique que astrophysique !

Suis timide et il est question d'espace-temps

.......

La Fig 3 a été très mal interprétée, c'est juste le rayon de l'atome / sa masse, soit l'orbite du dernier electron, qui correspond étrangement à une courbe d'énergie d'ionisation. Serait-il question de l'énergie necessaire à arracher l'e- à son orbite, energie d'autant plus grande que l'orbite est grande ?

.......

Je vais quand même essayer de m'expliquer
Si je prend l'interieur d'une pièce à des moments différents, j'aurais des états supperposés différents qui ne pourront pas communiquer entre eux (passé, présent, avenir).
Les espaces à T-n c'est ça, mon espace local constament en retard mais auquel je n'ai jamais accès.
Je communique avec des cercles des espace T-n par l'intermédiare de C (diagonale à 45°)
Je ne vois jamais l'espace en T, je vois toujours le cone (espace-temps) qui traverse les espaces T-n
Bref je ne vais pas vous apprendre à lire ces diagrammes () c'est juste que j'essaye de les appliquer à l'atome et ça bug !

J'essaye de zoomer sur l'espace temps entre le noyau et les electrons.
Si le noyau de déplace, les electrons ne bougent pas instantanément, il y a bien vecteur d'information (photon?) < C.
Autrement dit le noyau ne peut pas dépasser C à l'intérieur du nuage...
J'imagine que le "décentage" du noyau est le moyen pour un atome d'accumuler de l'énergie cinétique (direction+intensité / environnement) ??

Merci d'avance
Mailou

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite60be3959]

Bonjour,

Bonjour,

Comme vous avez pu le constater jusqu'ici je ne suis pas un homme de calcul mais d'image. J'ai toujours besoin de me représenter mentalement qq chose pour le comprendre.

Je crois que n'importe qui a besoin de se représenter les choses mentalement, que l'on soit un homme de calcul ou pas !

Comme je ne capte pas grand chose aux fonctions d'ondes et autres probabilités quantiques j'ai grand mal à comprendre ce qu'est un nuage electronique, cad une probabilité égale de trouver un electron sur une sphère de centre proton.

Ce que l'on appelle "nuage électronique" ne correspond pas vraiment à la probabilité de présence d'un électron, mais à l'ensemble des électrons autour d'un noyaux dans un atome quelconque. La répartition de ce nuage en couches électroniques déduites de l'équation de Schrödinger, est à l'origine de la nature des interactions matière-matière et lumière-matière. (Es-tu aller lire la page "atome" de wikipédia ? On y apprend déjà beaucoup de choses sur la structure d'un atome et sur sa configuration électronique. La matière qui s'intéresse à cela est "l'atomistique" et elle ne manque pas de représentations visuelles, des orbitales atomiques notamment. Petite précision, la probabilité de présence d'un électron(dans l'état 1s ou 2s) n'est pas égale en tout point de la sphère centrée sur le noyaux, mais dépend de la distance qui le sépare du noyaux.)

Je considère un atome d'H dans un espace 2D. Le nuage electronique est alors un cercle.
Pour que l'electron puisse se trouver simultanément partout sur le cercle je n'arrive pas à me le figurer autrement que par un cône de lumière.
L'ennui c'est que la pointe du cône ne se trouve alors pas dans le même temps que le proton.
Et je ne crois pas avoir lu qq part ce genre de décalage temporel...

Pour faciliter la compréhension je vous fournis un petit schéma.

Pourriez vous (si c'est possible) critiquer cette représentation, ou (le cas échéant) tenter une expression imagée ce ce nuage?

Merci d'avance
Mailou

En physique quantique l'état physique d'un électron est décrit par une fonction d'onde qui correspond à une amplitude de probabilité. Une onde étant quelque chose qui est répartie dans l'espace, on peut s'imaginer que c'est assez logique que la position de l'électron soit décrite par une zone de probabilité de présence. A tout instant, si l'on simplifie le problème à 2D, l'orbitale atomique d'un électron(seul) dans l'état 1s ou 2s est effectivement représentée par un disque (aux bords flous comme l'a dit Deedee car il y a une probabilité non-nulle(mais extrêmement faible) que l'électron soit très loin de l'atome.). L'erreur que tu fais est de poser ce disque sur le cône de lumière de l'électron alors que c'est l'inverse qui se passe. En chaque point de ce disque, on peut dessiner un cône de lumière, et l'ensemble de ces cônes représente la région de l'espace-temps accessible à l'électron. On se rend bien compte que l'on devra attendre un certain temps avant que 2 points distincts du disque soient liés causalement(leurs cônes de lumière s'intersectent), et bien entendu l'électron ne viole pas cette loi de causalité(sinon il irait plus vite que la lumière, aussi bien en tant que particule qu'en tant qu'onde).

Quant aux histoires de noyaux et d'électron qui ne sont pas dans le même espace-temps, c'est complètement farfelu. L'électron est dans le cône de lumière du noyaux et réciproquement, sinon ils ne pourraient pas interagir, ça tombe sous le sens.