Comment disparaissent finalement les photons?

[ecolami]

Bonjour,
Les photons peuvent subir beaucoup d'influences et l'onde qui leur est associée peut beaucoup varier. On sait qu'ils peuvent parcourir des distances intersidérales durant des temps qui peuvent être immenses.
Mais, intuitivement, on pense qu'ils doivent bien finir par disparaitre et alors comment cela se passe-t-il? On sait que même à des températures trés basses il existe encore un rayonnement de corps noir. On connait aussi le bruit de fonds de l'univers qui signe l'omniprésence des photons. Ce qui aurait semblé logique fut une lente perte d'énergie au fil des interactions avec la matière et l'atteinte d'un point critique ou le photon disparaisse dans l'émission d'une particule et d'une antiparticule. Il n'y a pas d'anti photon.
Je ne sais pas s'il y a des interactions entre les innombrables flux d'ondes provenant de sources différentes succeptible de diminuer l'energie de certains photons (=certaines ondes)
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[LPFR]

Bonjour.
Les photons disparaissent quand ils communiquent leur énergie (et leur moment) à d'autres particules. Surtout des électrons.
Les photons "intergalactiques", interagissent avec la poussière intersidérale et une partie disparait avant de nous atteindre.
Sur terre, quand vous éclairez un objet, une partie de la puissance (et des photons) est réfléchie et une autre partie est absorbée par interaction entre les photons et les électrons libres ou ceux des molécules de l'objet.
Au revoir.

[ecolami]

Bonsoir,
Je me doutais bien de cette explication. Elle entre en conflit avec ce que je sais de l'interaction photon/ atome. Le photon communique son énergie a l'atome qui entre dans un état excité et l'instant d'aprés l'atome réémet un photon d'énergie égale ou inférieure suivant les cas. Dans tous les cas il y a un "échauffement" de l'atome et nécessairement une émission de photon (=de chaleur)
j'aurai pu formuler la question autrement: a partir de quelle énergie le photon disparait-il?

[LPFR]

Bonjour.
Si vous pensiez connaître la réponse, pourquoi poser la question ?
Pour nous piéger ? Dans ce cas c'est raté.

Puisque l'explication que je vous ai donnée "entre en conflit avec ce que je sais", peut-être que vous devriez revoir vos connaissances.
J'arrête.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Le photon communique son énergie a l'atome qui entre dans un état excité

C'est cela qui est incorrect. Il y a d'autres modes d'interaction quand l'atome n'est pas isolé.

Même pour un atome isolé il y a une autre possibilité.

[Deedee81]

Salut,

j'aurai pu formuler la question autrement: a partir de quelle énergie le photon disparait-il?

Il existe des différences de niveaux d'énergie très faible, dans le domaine des microdondes (niveaux hyperfins). Je ne connais pas la limite inférieure.

[mariposa]

j'aurai pu formuler la question autrement: a partir de quelle énergie le photon disparait-il?

La réponse générale est très simple:

Si le photon a une impulsion k (et donc une énergie E = h.k) ainsi qu une hélicité (le spin?) m alors il faut que dans l'état final où le photon a disparu que ces trois grandeurs soient conservées.

Application a un atome: La conservation de la quantité de mouvement implique que l'atome initialement immobile acquière une quantité de mouvement. Donc l'énergie du photon va se repartir entre l'énergie cinétique de l'atome + une énergie interne (etat fondamental vers état excité). Enfin la conservation de l'hélicité implique que la variation de M soit + ou -1 ou M est une composante de J (si le spin est conservé cela se réduit au changement de parité de la fonction d'onde).

[Deedee81]

Je constate avec ta réponse qu'on n'a pas du tout compris la question de la même manière.

Ecolami, peux-tu préciser ? Demandais tu l'énergie minimale qu'un photon peut avoir pour être absorbé (ma réponse) ou pourquoi une énergie bien précise (en grande partie la réponse de Mariposa) ???

[mariposa]

Je constate avec ta réponse qu'on n'a pas du tout compris la question de la même manière.

Ecolami, peux-tu préciser ? Demandais tu l'énergie minimale qu'un photon peut avoir pour être absorbé (ma réponse) ou pourquoi une énergie bien précise (en grande partie la réponse de Mariposa) ???

Bonjour,

En fait son introduction pose beaucoup de questions a la fois et donc sujette a beaucoup de réponses possibles. Pour ma part je me suis contenté de répondre a la disparition (absorption) du photon. En effet dans son introduction il y a comme une idée de vieillissement, d'usure, du photon avant la disparition du photon, ce qui est bien évidemment faux.

[Deedee81]

Salut,

Les deux explications seront peut-être utiles

En effet dans son introduction il y a comme une idée de vieillissement, d'usure, du photon avant la disparition du photon, ce qui est bien évidemment faux.

J'avais vu mais je n'étais pas intervenu (je suis arrivé trop tard, comme souvent ).

Je me suis dit qu'il était peut-être tombé sur un vieil article (ou un mauvais article) parlant de la fatigue de la lumière. Un vieille idée réfutée il y a déjà un moment maintenant.

[Amanuensis]

J'interprète la question différemment, en prenant en compte le message #3. En gros l'idée qu'un "photon" absorbé est "réémis" à une énergie égale ou plus faible, et qu'à force "il" va avoir une énergie très faible, peut-être (et là est la question) au point de disparaître.

Cela ignore l'expansion, mais c'est un point mineur.

Le raisonnement se base sur l'idée qu'un atome absorbant un photon passe dans un état excité puis ré-emet, ce qui n'est pas exact.

[Anacarsis]

Le raisonnement se base sur l'idée qu'un atome absorbant un photon passe dans un état excité puis ré-emet, ce qui n'est pas exact.

comment cela pas exact? un atome qui absorbe un photon par absorption (quasi)résonante passe bien dans un état excité ...

[Amanuensis]

comment cela pas exact? un atome qui absorbe un photon par absorption (quasi)résonante passe bien dans un état excité ...

Cf. message #5 (guère plus prolixe, certes).

[ecolami]

C'est cela qui est incorrect. Il y a d'autres modes d'interaction quand l'atome n'est pas isolé.

Même pour un atome isolé il y a une autre possibilité.

Bonsoir,
Je remercie les personnes qui apportent chacune d'utiles contribution.
Pouvez vous m'indiquer des modes d'interactions photon/ matière qui sont sans réémission d'un photon?
J'ai bien compris que le photon correspondait a une énergie et que celle-ci était la somme de plusieurs facteurs que vous m'avez indiqué. Le photon est toujours animé d'une vitesse égale à celle de la lumière (dans les milieux qu'il traverse), les atomes et toutes les autres particules n'existent pas à l'état immobile. Quand bien même on trouve le moyen de ralentir leurs mouvements ils continuent d'émettre des radiations de plus en plus faible niveau d'énergie. C'est ce qui me pose le problème de la disparition des photons. Jusqu'alors j'imagine la disparition sous la forme d'une formation d'une paire particule-anti particule, phénomène possible seulement a certaines energies.

[Amanuensis]

Un cas tout bête: l'ionisation de l'atome.

Sinon, il y a des ouvrages parlant exactement du sujet, comme "Photons et Atomes", C. Cohen-Tannoudji, et al.

Par ailleurs:

les atomes et toutes les autres particules n'existent pas à l'état immobile.

?!?

[Amanuensis]

Hmm... Me suis gouré dans la référence, à vouloir en donner une en français.

Il existe sûrement en français, mais : Atom-Photon Interactions - C. Cohen-Tannoudji, et. al. (Wiley, 2004), la partie II est sur le sujet. Rien que regarder le sommaire donne quelques indications.

[invite07941352]

Bonsoir,
Je remercie les personnes qui apportent chacune d'utiles contribution.
Pouvez vous m'indiquer des modes d'interactions photon/ matière qui sont sans réémission d'un photon?

Bonjour,

L'effet photoélectrique et la création de paires .

http://www.u-bordeaux1.fr/ecaq/EcAq/..._N_Pichoff.pdf , à partir de la page 41 .

[ecolami]

Bonsoir,
Merci pour ces premiers éléments de réponse. Qui expliquent la disparition pour certains niveaux d'énergie.

[Sushi]

...fatigue de la lumière. Un vieille idée réfutée il y a déjà un moment maintenant.

Hello Deedee81,
A part la page Wikipedia (http://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C3%A8re_fatigu%C3%A9e) je n'arrive pas à trouver sur Google de source sur la réfutation de l'usure de la lumière. Pourrais tu m'indiquer une ou plusieurs sources, éventuellement en ligne ce serait chouette.
Merci

[Deedee81]

Salut,

Il y a un tel lien dans la page : http://www.astro.ucla.edu/~wright/tiredlit.htm

Moi l'exemple que je connais utilise les supernovae de type Ia. En comparant l'effet doppler/redshift cosmologique à l'augmentation apparente de la durée de luminosité de ces supernovae. Les deux étant totalement indépendants, leur variation parfaitement conjointe ne peut s'expliquer que par la validité de l'éloignement au cours du temps.

J'ai lu ça dans Pour La Science il y a quelques années (pour le retrouver ça va être coton).
Je crois que cet article l'aborde http://arxiv.org/abs/astro-ph/0104382 mais c'est à vérifier, je ne l'ai pas lu.

[LPFR]

Bonjour Deedee81.
Je ne connais rien au problème.
Mais je me demande la conséquence de l’effet Compton sur les photons dans l’espace.
Chaque fois qu’un photon interagit avec un électron libre, il lui communique une partie de son énergie et il en résulte un photon moins énergétique.
Comme les électrons libres ne manquent pas dans l’espace intergalactique (il y a environ 1000 par m3) ces interactions ne sont pas à exclure.
Il se pourrait que dans certaines collisions ce soit l’électron qui cède de l’énergie et que le nouveau photon soit plus énergétique. Si c’est le cas, la situation d’équilibre serait des photons et des électrons avec la même énergie. Et cette énergie est celle du plasma intergalactique ce qui doit (à confirmer) correspondre à des rayonnements radio.
Ce qui me fait penser (mais pas du tout affirmer) au rayonnement fossile du Big Bang.
Cordialement,

[Christian Arnaud]

bonjour,

Je saisis au vol cette incidente de LPFR sur l'Effet Compton, car celà me trotte en tête depuis quelques temps


En effet, par rapport à la question du fil,l'idée que j'en avais était que les photons étaient créés, avec une énergie donnée, se déplaçaient sans être altérés, jusqu'à être absorbés (avec une réémission éventuelle, mais c'est plus le même, c'est une nouvelle création).

Sauf qu'en regardant de près l'effet Compton, on peut se demander si il s'agit d'une altération d'un photon existant (et alors ça devient un sujet passionnant), ou alors une absorbtion+création (ce qui est tout aussi passionnant, non ?

[Sushi]

Salut,

Il y a un tel lien dans la page...

Merci c'est sympa je vais lire tout ça.

@+

[ecolami]

Bonjour,
J'ai lu la traduction google de l'article sur la fatigue de la lumière il considère que cela serait causé par la matière interstellaire.
L'usure de la lumière est possible aussi , j'imagine, par les interactions entre des ondes de fréquence egales mais de direction légèrement différentes, par exemple d'autres possibilité existent sans doute aussi. L'idée générale étant que dans l'infinie variété des ondes qui parcourent en tous sens l'univers il arrive statistiquement qu'il y ait une interaction, que ce reproduise le phénomène de neutralisation d'une onde par une autre, voire que les conditions soient réunies pour que deux interagissent et produisent une onde d'une fréquence différente (harmonique).

[Nicophil]

Bonjour,

Si c’est le cas, la situation d’équilibre serait des photons et des électrons avec la même énergie. Et cette énergie est celle du plasma intergalactique ce qui doit (à confirmer) correspondre à des rayonnements radio.
Ce qui me fait penser (mais pas du tout affirmer) au rayonnement fossile du Big Bang.

Appelons ça, de manière agnostique, le rayonnement de corps noir cosmique. Qu'il s'agisse du rayonnement fossile émis 380.000 ans après le Big Bang est une hypothèse.

Une autre hypothèse, la vôtre, est qu'il s'agirait d'un rayonnement issu de la thermalisation par le plasma intergalactique.
Ce qui peut donner le vertige au béotien, c'est la façon dont a pu être proclamé presque sans contestation (certes, durant seulement quelques semaines) que la polarisation de ce rayonnement était le "smoking gun" de l'inflation primordiale : http://resonaances.blogspot.fr/2014/...was-right.html
http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=6958