Quelques questions de science.

[invite50584060]

Bonjour, je suis présentement entrain de compléter un devoir de science qui est de faire un résumé de science depuis c’est début en tant qu’atome jusqu’aux modèle que l’on a de nos jours. Puis au fur à mesure de mes lectures j’ai observé quelques irrégularités où bien des exceptions. Alors je viens ici poser quelques questions puis j’apprécierais avoir seulement des faits vérifier où vérifiable.

Cela dit, je tiens à préciser que j’ai posé mes questions à deux professeurs de sciences mais leurs réponses ne concordent pas toujours. Ils ont eu leurs diplôme en sciences approximativement en même temps, c'est-à-dire approximativement il y a 25 ans de cela alors je vient poser mes questions a un plus grand nombres de gens et je ne cherche pas à créer de débat alors s’il vous-plaît ne faite que répondre ou simplifier les idées d’une autre personne mais ne fixer pas la conversation a un débat d’opinion , je cherche des faits , des réponses , ou bien dans le pire des cas des possibilités.

Je vais donner un numéro à chacune des questions donc si vous pouvez répondre a une d’entre elle où a plusieurs vous avez qua marquer le numéro de la question. C’est réponse risque fort probablement de ce retrouver dans mon devoir dans la section « Science de nos jours ».

1 : L’atome d'hydrogène possède un Proton comme nucléon alors comment ce fait-il que l’électron ne « tombe, chute, percute » pas le Proton ? Les spins ?

1.1 : La réponse qui me semblait être le plus possibles étaient les spins mais étant un spin de ½ pour l’électron en gardant le principe que les nucléons ne tourne pas comment l’électron fait-il pour parcourir tout l’espace à combler afin de créer son nuage électronique le spin de ½ ne le ferait-il pas revenir sur son chemin encore et encore ?

2 : Le défaut de masse; est l’énergie perdu lors de la conception d’un atome. J’ai les valeurs
Proton =1,00812 et Neutron=1,00893 en unité atomique. En calculant ainsi le Défaut de masse du Béryllium j’obtiens (4*1,00812+5*1,00893)=9.07713 Hors Be =9,012 ? J’aurais donc un défaut de masse négatif de -0,06513. Est-ce que les valeurs de P et N sont exacte ? Est-ce que en réalité le défaut de masse doit prendre en compte les différents isotopes et leurs pourcentages d’abondance relative lors d’un tel calcul ?

2.1 : Toujours en lien avec le défaut de masse mais cette fois-ci en rajoutant une énigme, les quarks. Les quarks up ayant une masse entre 1,5 et 4 MeV et les Quarks down une Masse entre 4 et 8 MeV. « Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_de_particules ». Je me permets ici de faire une moyenne de leurs masse et de dire que Qu=2,75 MeV et Qd=6 MeV. L’électron lui à une masse de 0,511 MeV.

La masse de l’électron étant approximativement 0,00054789 en unité atomique j’effectue un produit croisé pour déduire approximativement la masse en unité atomique des Qu et des Qd Soit Qu=(2,75*0,00054789/0,511)=0,0029485274 unité atomique et Qd=(6*0,00054789/0,511)=0,0064331507.


Maintenant peut-importe le défaut de masse que l’on essai de calculer ici par rapport au nucléon avec de tels chiffres on aurait toujours des défauts de masse négatifs. Est-ce que sa signifie que le défaut de masse s’applique aussi au niveau du Proton et neutron ? Car par exemple un proton = 1,00812 hors (2*0,0029485274+1*0,0064331507 )=0,01233 donc 1,00812-0,01233=0,99579 On perdrait donc approximativement un proton en défaut de masse Lors de la conception d’un proton … ironique ? De ce fait le proton et le Neutron serait donc en majeur partie remplis de vide comme le nucléon donc l’explication du surplus de poids du neutron serais donc dut à sa constitution de 2Qd et 1Qu ?

3 : Les Propriétés des différentes matières, un gaz est dit gaz lorsqu’il possède certaines caractéristiques telles qu’être invisible à l’œil nu ou être inodore. Le Zirconium est utilisé dans la conception des réacteurs des centrales Nucléaires car il ne semble pas ¨accepté où tolérer¨ de neutron dans son noyau ? Le Fer quand à lui est solide et « difficilement pliable, a main nu » mais sous une chaleur suffisante ils se transforment en liquide.

Ce qui donne c’est caractéristique à la matière est-ce la façon tout simplement dont les protons neutron ce place dans le noyau ? Si ce n’est que cela, pourquoi les caractéristiques ne s’additionnent pas bêtement ? Est-ce que cela signifie que chaque assemblage de noyau est unique en son genre ? De plus en quoi un assemblage différent de neutron et proton devrait t’il donner des caractéristiques différentes ? Si j’ai un amas de crème glacée de plusieurs saveurs différentes et que je m’amuse à les classer dans un ordre unique selon la quantité que j’ai. Peut-importe la quantité les caractéristiques de la crème glacer ne change pas. Et leurs différentes saveurs non plus à moins d’avoir été bien mélanger avec une autre saveur. Alors est-ce qu’il y aurait un autre facteur pour expliquer, la transparence, la solidité, la non visibilité, la couleur, La longévité, l’instabilité, la radioactivité, la résistance électrique, la capacité à réfléchir la lumière, les caractéristique unique ? L’abondance peut-être ? La capacité a repoussé des neutrons sous forme d’onde telle le Zirconium ?

3.1 : Si tout est matière il y a donc des électrons en mouvement dans les touches de mon clavier de plastique et dans mon bureau fait de bois et tout et tout ? Même dans ma fenêtre transparente qui me permet de regarder dehors … donc si les électrons sont trop petits pour être vu à l’œil nu est-ce possible que la transparence parfaite ou une transparence imparfaite d’une fenêtre par exemple est un lien avec le nombre de Nucléon et leur capacité à faire des liens très distant entre eux ? Donc est-ce possible de faire un lien de tel sorte : Transparence Brouille= Plus de nucléon coller/entasser, Transparence parfaite « fenêtre » = Nucléon éloigné les un des autres ?

4 : La Gravitée ne semble toujours pas très bien expliquer par la science hormis Newton et la Relativité Général d’Einstein sur wikipedia il parle d’une particule hypothétique appeler le gravitron pour expliquer cette force qui nous attire vers un objet d’une certaine masse ce qui me semble un peu tiré par les cheveux. La théorie de newton prenait en compte la masse de la planète, la rotation et puis la matière constituant la planète.

La théorie d’Einstein revient à faire des calculs très complexe contenant des équations des courbes créant la brisure de l’espace-temps et donc la courbure du temps et donc l’attraction que cette planète effectue. Elle prend en compte la rotation, la masse de la planète si je ne me trompe mais ne tient pas comptes de la matière sur celle-ci.

C’est deux théorie me sembles personnellement probable et possible alors pourquoi les scientifiques tente de trouver une particule pour expliquer la gravitée ?

5 : Pourquoi la vitesse de la lumière doit être impérativement être la limite de la vitesse ?

6 : Est-ce que le temps s’écoule a partir du point du big bang en direction de la sortie de l’univers ou bien le temps s’écoule a partir du moment présent c'est-à-dire au point x où il y a un photon dans le fin fond de l’univers jusqu’à nous ? Si on dit qu’avant le big bang il n’y avait pas grand-chose mais il y avait sans doute du temps. Donc, derrière l’élargissement de l’univers, derrière ces photons, ne se trouve t’il pas tout simplement le temps avant le big bang et rien d’autre ?

Merci préalablement de votre temps, patience et surtout de vos connaissance !

Bon temps des fêtes !

J'attends avec impatience de lire vos réponses
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[Pio2001]

Bonjour Yolan51,
Je vais commencer par les questions les plus faciles.

2 : Le défaut de masse; est l’énergie perdu lors de la conception d’un atome. J’ai les valeurs
Proton =1,00812 et Neutron=1,00893 en unité atomique. En calculant ainsi le Défaut de masse du Béryllium j’obtiens (4*1,00812+5*1,00893)=9.07713 Hors Be =9,012 ? J’aurais donc un défaut de masse négatif de -0,06513. Est-ce que les valeurs de P et N sont exacte ? Est-ce que en réalité le défaut de masse doit prendre en compte les différents isotopes et leurs pourcentages d’abondance relative lors d’un tel calcul ?

En consultant wikipedia, et en utilisant les masses données en kilogrammes pour le proton et pour l'unité de masse atomique, on trouve une valeur un peu différente de celle que tu utilises. On aurait plutôt masse du proton = 1.007277...
Le calcul que tu effectues ensuite est bon, encore qu'il faudrait je pense additionner la masse des électrons à celle des protons et des neutrons. Je ne sais pas si par convention, les défauts de masse sont comptés positivement ou négativement, mais tu as bien une masse totale supérieure à la masse réelle du béryllium, ce qui est correct.

L'abondance relative des isotopes doit en effet être prise en compte. Lorsque tu as la masse atomique du béryllium (9.012), c'est en réalité la masse atomique moyenne des isotopes présents dans la nature. Il te faudrait donc soit modifier ton calcul pour prendre en compte la quantité moyenne de neutrons dans un atome de béryllium, soit trouver la masse atomique de l'isotope stable pur, plutôt que la masse atomique moyenne.
Dans le cas du béryllium, c'est très facile. D'après wikipedia, le béryllium naturel est constitué à 100 % de l'isotope stable avec 4 protons et 5 neutrons.

2.1 [...] On perdrait donc approximativement un proton en défaut de masse Lors de la conception d’un proton … ironique ? De ce fait le proton et le Neutron serait donc en majeur partie remplis de vide comme le nucléon donc l’explication du surplus de poids du neutron serais donc dut à sa constitution de 2Qd et 1Qu ?

Tout juste. Encore que "rempli de vide" n'est pas l'expression juste. Un atome est rempli de vide car le noyau reste confiné au centre et y occupe un tout petit volume. Dans un nucléon, les choses sont plus compliquées. D'après le wikipedia français, "En plus des quarks de valence, les hadrons sont composés d'une « mer » de paires quark-antiquark qui participent aux propriétés globales du hadron, et en particulier à sa masse.".
On ne pourrait donc même pas expliquer le défaut de masse du proton par une simple énergie de liaison entre quarks.

3 : [...] un gaz est dit gaz lorsqu’il possède certaines caractéristiques telles qu’être invisible à l’œil nu ou être inodore.

Cette phrase est fausse. Un gaz peut très bien être coloré, comme l'iode, ou odorant, comme le sulfure d'hydrogène, cela n'est reste pas moins un gaz véritable.

Ce qui donne c’est caractéristique à la matière est-ce la façon tout simplement dont les protons neutron ce place dans le noyau ?

Non, c'est la configuration adoptée par les électrons qui gouverne presque toutes les caractéristiques du matériau. Les nuages électroniques autour du noyau adoptent des formes complexes, qui réagissent à la présence des électrons des atomes voisins. Cela détermine la façon dont les molécules s'agencent dans le matériau, et donc ses propriétés mécaniques. Les propriétés optiques, comme la transparence, dépendent aussi des électrons, qui voient la lumière comme une force électromagnétique. Les noyaux sont très peu sensibles à la lumière.
L'agencement des protons et des neutrons dans les noyaux ne joue pratiquement aucun rôle en dehors de leur masse, qui constitue la majeure partie de la masse du matériau. Seule la radioactivité est un effet dû aux protons et aux neutrons, d'où le nom de "physique nucléaire", qui veut dire "physique du noyau".

3.1 : [...] Transparence Brouille= Plus de nucléon coller/entasser, Transparence parfaite « fenêtre » = Nucléon éloigné les un des autres ?

Comme on l'a vu, les nucléons n'y sont pour rien. Le rapport entre la transparence d'un matériau et le comportement de ses électrons est une question d'électromagnétisme. La lumière n'est rien d'autre qu'une oscillation du champ électromagnétique qui se produit à une fréquence de l'ordre du pétahertz (un million de milliards de Hertz). Selon la façon dont les nuages électroniques des molécules sont agencés, ils peuvent réagir et se mettre à vibrer à cette fréquence. Si leur configuration permet à cette vibration de se propager à l'intérieur du matériau, de proche en proche, car les électrons sont chargés négativement et réémettent une onde lorsqu'ils vibrent, alors l'onde électromagnétique qu'est la lumière peut traverser l'épaisseur du matériau et être réémise à l'identique de l'autre côté.
Un métal, en revanche se distingue par le fait qu'une partie des électrons de chaque atome n'est pas attachée à un noyau en particulier. Le "nuage électronique" associé, qui représente la région où l'électron peut se trouver (au principe d'indétermination de Heisenberg près), remplit tout le matériau. Cette configuration réfléchit les ondes électromagnétiques incidentes (dont la lumière), et c'est ainsi que tous les métaux, lorsqu'ils sont polis, ont l'aspect d'un miroir.

6 : Est-ce que le temps s’écoule a partir du point du big bang en direction de la sortie de l’univers ou bien le temps s’écoule a partir du moment présent c'est-à-dire au point x où il y a un photon dans le fin fond de l’univers jusqu’à nous ? Si on dit qu’avant le big bang il n’y avait pas grand-chose mais il y avait sans doute du temps. Donc, derrière l’élargissement de l’univers, derrière ces photons, ne se trouve t’il pas tout simplement le temps avant le big bang et rien d’autre ?

Ce n'est ni l'un ni l'autre. L'expansion de l'univers n'est pas un déplacement de la matière dans toutes les directions à partir d'un point unique. Ce n'est pas très facile à concevoir, car c'est une notion de relativité générale au sujet de l'espace-temps.
On peut dire que c'est une augmentation du "facteur d'échelle". Par rapport à toutes les longueurs physiques qui définissent la distance entre les atomes ou la distance entre les astres, l'espace vide lui-même se dilate.
Dans un matériau comme celui dont notre planète est faite, les distances entre les atomes ou entre les objets dépendent des forces électromagnétiques et restent ce qu'elles sont. Dans une galaxie ou un amas de galaxies, les distances entre les astres dépendent de l'attraction gravitationnelle entre eux et restent ce qu'elles sont.
Mais entre des galaxies très lointaines, il n'y a aucune force. Alors l'expansion de l'espace provoque un allongement des distances entre elles. On a l'impression que les galaxies s'éloignent de la Terre. C'est vrai, mais c'est relatif. Vu depuis ces galaxies, c'est la Terre qui s'éloigne, et, du côté opposé à la Terre, les autres galaxies s'éloignent à la même vitesse. Où qu'on se trouve dans l'univers, comme toutes les distances de "dilatent" indifféremment, on a l'impression d'être au centre d'une bulle en expansion. Mais il n'y a pas de centre. Tout le monde a l'impression d'être au centre.

Il faut bien comprendre que cela se produit dans un univers qui est infini, avec des galaxies partout jusqu'à l'infini. L'expansion de l'univers, c'est le fait que les distances entre les galaxies lointaines (qui ne sont pas reliées entre elles par la gravitation) augmentent toutes, partout en même temps.

Pour résumer de façon simple : l'univers devient "de moins en moins dense".

Les équations indiquent que dans le passé, la densité devait être partie d'une valeur infinie, il y a 13.7 milliards d'années. On observe aujourd'hui un "rayonnement de fond cosmologique" qui n'est autre qu'une image de la "soupe" de particules incandescente qui remplissait littéralement tout l'univers, tant celui-ci était dense et chaud il y a très longtemps, alors qu'aujourd'hui, le vide intergalactique, à force de dilution, est devenu vraiment très vide, et vraiment très froid (2.7 degrés Kelvin).

De plus, c'est l'espace-temps, et pas seulement l'espace, qui est concerné. Les mêmes équations semblent vouloir dire que le temps n'existait pas avant cet instant. Mais en réalité, la relativité générale ne tient pas compte des effets quantiques. Ceux-ci sont aujourd'hui inexistants entre les galaxies, mais lorsque la densité de matière dans l'univers était suffisante (c'est-à-dire faramineusement élevée, 10^93 kg / m3 pour être précis), alors il est clair que les équations de la relativité générale ne fonctionnent plus. On ne peut donc pas dire que la densité est partie d'une valeur infinie, ni que le temps a commencé à ce moment là.
Les conséquences sont "bien pires", si l'on peut dire : pour autant qu'on puisse le deviner, l'espace et le temps eux-mêmes devraient alors obéir au principe d'indétermination quantique de Heisenberg, comme le chat de Schrödinger, puisque l'énergie devient "indéterminée", et que l'énergie, c'est ce qui structure l'espace-temps. Mais en retour, l'espace-temps devenant indéterminé, ce sont les principes quantiques qui deviennent invalides !

En résumé, on ne sait strictement rien de se qu'il se passait lors de ce fameux "instant de Plank", il y a 13.7 milliards d'années, lorsque la densité de matière/énergie dans l'univers était de 10^93 kg/m3. Comme le disait le physicien John Wheeler, une telle densité "détruirait" l'espace-temps lui-même.
On dit souvent que cet instant a eu lieu "10^-43 secondes après le big bang". Cette phrase est horriblement fausse, puisqu'on sait pertinemment que ces 10^-43 secondes n'ont pas pu s'écouler, et encore moins depuis un "instant zéro". Tout ce qu'on peut raisonnablement supposer, c'est que l'univers n'était alors pas fait de matière, et que ce n'était pas dans de l'espace, ni dans du temps !

4 : [...] pourquoi les scientifiques tente de trouver une particule pour expliquer la gravitée ?

Cette question est plus difficile, et est liée à la précédente. Comme on l'a vu, la mécanique quantique et son modèle standard d'un côté, et la relativité générale de l'autre, ne font pas bon ménage. Aujourd'hui dans l'univers, elles décrivent des phénomènes totalement distincts, qui ne s'influencent pas les uns les autres. Ce qui leur permet de très bien fonctionner chacune de leur côté.
Trouver une "particule pour la gravitation" fait partie du vaste programme de recherche d'une théorie de la gravitation quantique, qui permettrait de comprendre en même temps la mécanique quantique et la relativité générale. Une telle théorie expliquerait peut-être l'origine de l'expansion de l'univers.

Les deux dernières questions sont un peu à part.

5 : Pourquoi la vitesse de la lumière doit être impérativement être la limite de la vitesse ?

1 : L’atome d'hydrogène possède un Proton comme nucléon alors comment ce fait-il que l’électron ne « tombe, chute, percute » pas le Proton ? Les spins ?

Tu demandes "pourquoi" les choses sont ainsi et pas autrement. On peut prendre le problème de plusieurs façons différentes. Expliquer qu'il faudrait une énergie infinie pour atteindre la vitesse de la lumière, que les électrons occupent des orbitales quantifiées et stables autour du noyau (des "nuages de probabilité de présence"), mais cela ne répondra jamais au "pourquoi" c'est comme ça.

Je passe donc la main, car ce sont souvent les explications les plus simples qui sont les meilleures, et je n'arrive pas à considérer ces deux questions comme des questions simples.

[invite50584060]

Merci beaucoup de ces informations Pio2001 j'en prends bonne notes et merci de ton temps surtout .