Découverte du neutron ...

[FredericMars]

Rebonjour à tous !

Ce post fait le lien avec mon ancien post créé "les particules virtuelles ont bon dos".
Mais je voulais créer ce post ci pour de 1) bien comprendre comment a eu lieu la découverte du neutron grâce à vos interprétations par rapport aux 3 images qui sont dans la pièce jointe (j'en fais appel surtout (mais pas que) aux physiciens expérimentateurs car j'ai du mal à interprêter ces 3 images montrant l'existence d'un neutron grâce à la réaction avec de l'azote)
et de 2), ça fera d'une pierre deux coups car ça me permettra de comprendre via un exemple concret comment les particules virtuelles peuvent interagir avec la matière et permettent ainsi de prouver indirectement leur existence

Est-ce que quelqu'un serait capable de me détailler ce que fait le neutron (que je pense on ne voit pas puisque c'est atome d'azote qui recule et qu'on voit comme une trace blanche sur les photographies car je crois il collisionne avec un neutron) exactement, précisément ? Quelles sont démarches quand il rencontre un atome d'azote ?
Et pourquoi 3 photographies différentes pour prouver l'existence du neutron ?
Pourquoi sur l'une des photos, la trace blanche est "pliée" et sur une autre on voit une sorte de continuité de petits points blancs ?
Et pourquoi sur la 3e photo, y a un gros point blanc ? On dirait un gugus qui sourit en me faisant un clin d'oeil ... Etrange, non ?
Je me sens un peu nargué ...

Là pour l'instant, pour moi, cet azote ressemble plus à un ovni ...

Merci d'avance pour vos explications !
-----

[FredericMars]

Excusez-moi mais je vois que dans mon message précédent j'avais mal fait la manoeuvre pour mettre une pièce jointe.
Donc dans mon message ici, vous trouverez la fameuse pièce jointe

Je m'interroge vraiment (voir mon message précédent juste ci-dessus) sur les formes bien particulière de ces traces blanches et sur le fait en plus que parfois elle sont longues, mais pourquoi ? Et comment cela se peut-il ?

Encore merci d'avance pour vos explications

[albanxiii]

Bonjour,

Votre fil précédent est http://forums.futura-sciences.com/ph...istes-ont.html et il y est question de particules relativistes...

De quelles particules virtuelles parlez-vous ici ?

@+

[FredericMars]

Bonjour,

Votre fil précédent est http://forums.futura-sciences.com/ph...istes-ont.html et il y est question de particules relativistes...

De quelles particules virtuelles parlez-vous ici ?

@+

Merci de considérer mon problème

Alors ici, pour moi, si j'ai bien compris, comme les neutrons ne sont pas directement observables, et bien sur ces 3 photographies, le neutron est une particule virtuelle qui collisionne avec un noyau d'azote qui recule donc (ce qui donne les trace blanches). Mais j'aimerais comprendre pourquoi ces traces sont de telles formes : tantôt elles sont continues, tantôt en "pointillé", ... Je n'arrive pas bien à interprêter.
Pouvez-vous m'y aider, s'il vous plaît ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

Les neutrons ne sont pas des particules virtuelles... Et sont directement observables.

[LPFR]

Bonjour.
Coussin a raison.

Pour revenir à la découverte du neutron, elle ne s'est pas faite en interprétant 3 images. Elle a duré deux ans et plusieurs chercheurs on fait des manips qui ont mené à la découverte. Et le couple Joliot-Curie à fait la manip (presque) définitive mais ne se sont pas aperçus qu'elle impliquait l'existence du neutron. Alors que Majorana oui. Il dit "Quels idiots. Ils ont découvert le proton neutre et ne sont pas aperçus". Chadwick aussi. Il refit la manip des Joliot-Curie en la complétant. Il nomma la particule "neutron" et publia le résultat dans Nature.
Tout cela pour vous dire qu'avec trois images de la chambre à brouillard on ne peut pas conclure grand chose.

[FredericMars]

Bonjour.
Coussin a raison.

Pour revenir à la découverte du neutron, elle ne s'est pas faite en interprétant 3 images. Elle a duré deux ans et plusieurs chercheurs on fait des manips qui ont mené à la découverte. Et le couple Joliot-Curie à fait la manip (presque) définitive mais ne se sont pas aperçus qu'elle impliquait l'existence du neutron. Alors que Majorana oui. Il dit "Quels idiots. Ils ont découvert le proton neutre et ne sont pas aperçus". Chadwick aussi. Il refit la manip des Joliot-Curie en la complétant. Il nomma la particule "neutron" et publia le résultat dans Nature.
Tout cela pour vous dire qu'avec trois images de la chambre à brouillard on ne peut pas conclure grand chose.

Bonsoir,

En fait, je crois que je me suis mal exprimé au départ et que je n'ai pas bien expliqué ce que je ne comprenais pas ... Pardon.
Mais qu'à cela ne tienne, je vais mieux expliquer mon problème et si vous pouvez m'aider ensuite, je vous serai hyper reconnaissant Vous m'apprendirez beaucoup et aussi sans doute à beaucoup d'autres personnes qui commence avec la physique des particules.

Alors, je sais qu'il y a eu plusieurs brillants physiciens sur le coup (à commencer par Bothe et Becker qui pensaient au départ à des rayon X, puis, ce sont les brillants Juliot-Curie qui se sont mêlés mais n'ont pas eu la bonne interprétation ...).

Enfin, il y a eu Chadwick (qui, il faut le dire, a eu la chance d'être l'assistant de Rutherford ce dernier ayant prédit l'existence du neutron !) qui a su donner la bonne interprétation (et a penser à l'hypothèse de Rutherford qui avait prédit l'existence d'une particule neutre).
Pour l'expérience, elle consiste à bombarder du beryllium avec une source de particule alpha (noyaux d'hélium). On observe alors une radiation très pénétrante : les neutrons. Sauf qu'on ne savait pas à ce temps là que c'était des neutrons ...


Puis la source de neutron (cette fameuse radiation très pénétrante), on la conduit dans une chambre à brouillard remplie d'azote et on observe le recul d'azote tellement la radiation est forte !

--> Chadwick observe le recul de noyaux d'azote si de l'azote est introduit dans la chambre à brouillard. Le parcours de l'azote dans la chambre est tel que l'énergie est bien plus élevée que 400 keV et Chadwick observe également d'autres réactions inélastiques.

Les 3 photos dans ma pièce jointe sont des exemples de ce qui a pu être observé dans la chambre à brouillard par Chadwick mais je n'arrive pas à interpréter les formes/traces blanches sur ces photos. Je ne comprends pas pourquoi elles ont telles formes ou pourquoi parfois on voit des "pointillés" blancs plutôt que longue ligne et quand le recul de l'azote se traduit par une sorte de trace en forme d'un long V (photo 3) et bien je ne comprends pas ...
J'ai juste compris que la trace blanche représentait à chaque foi le noyaux d'azote et que c'était à cause de la collision avec un neutron (mais on ne voit pas le neutron sur la photographie d'où je croyais qu'on pouvait dire que le neutron était dans ce cas-ci une particule virtuelle ...).
Pouvez-vous m'aider à interpréter ces photographies, s'il vous plaît ? Je veux dire ces pointillés blancs ou lignes blanches, que ce passe-t-il pour que le noyaux d'azote arrivent à "former" ces différentes traces blanches dans la chambre à brouillard ?

P.S.:je vois plus ou moins comment fonctionne une chambre à brouillard, mais ce sont vraiment les différentes formes de traces blanches, la forme en quelque sorte que provoque ces collisions avec des neutrons que je ne comprends pas. Ca me fait peur de ne pas pouvoir interpréter ces 3 photos plus en détail car c'est pourtant important

2e question: par curiosité, quand vous dites que le neutron n'est pas une particule virtuel et qu'il est directement observable. Pouvez-vous me dire s'il vous plaît à quelle occasion il est directement observable ?

Merci d'avance pour tout ! Et désolé pour mon message un peu long mais j'ai pas réussi à faire plus court pour expliquer mon problème ... Sorry.

[Nicophil]

Bonjour,

Et le couple Joliot-Curie à fait la manip (presque) définitive mais ne se sont pas aperçus qu'elle impliquait l'existence du neutron. Alors que Majorana oui. Il dit "Quels idiots. Ils ont découvert le proton neutre et ne sont pas aperçus".Chadwick aussi.

Enfin, il y a eu Chadwick (qui, il faut le dire, a eu la chance d'être l'assistant de Rutherford ce dernier ayant prédit l'existence du neutron !) qui a su donner la bonne interprétation (et a penser à l'hypothèse de Rutherford qui avait prédit l'existence d'une particule neutre).

Pourtant, les Joliot-Curie étaient loin d'être des idiots...
Comme quoi « on ne voit que ce que l’on connait déjà » !

[FredericMars]

Bonjour,


Pourtant, les Joliot-Curie étaient loin d'être des idiots...
Comme quoi « on ne voit que ce que l’on connait déjà » !

Euh moi j'ai dit que c'était des brillants physiciens Frédéric Joliot et Irène Curie

Sinon, pas de réponse pour ce que traduisent exactement précisément les traces blanches tantôt en longues lignes blanches tantôt des pointillés blancs (mis à part qu'il s'agit du recul de l'azote, et je trouve d'ailleurs que l'azote recule de façon bien bizarre mais c'est sans doute parce que j'interprète mal ) ?
Pour le coup, on me dit toujours que la physique théorique est plus difficile que la physique expérimentale, et bien avec ces exemples de photographies, j'ai des doutes ... Finalement, ça fait plutôt penser que c'est la physique expérimentale qui est encore plus difficile ...

[LPFR]

Bonjour.
Je ne peux pas vous aider à interpréter les images de chambre à brouillard. C'est tout un art que je ne connais pas
Par contre je suis presque sur que les lignes en pointillé ou continues, sont un résultat de la non uniformité dans l'atmosphère de la chambre. Et qu'il faut regarder les lignes en pointillé comme si elles étaient continues.

Une trace dans la chambre à brouillard n'est pas signée. Il faut connaitre le dispositif qui a pu créer la particule qui a crée la trace. Puis faire des hypothèses sur ce qu'elle peut être.
Les Joliot-Curie sont partis sur une hypothèse d'effet Compton, et ont raté lé coche.


Les particules virtuelles sont celle qui n'existent pas dans la réalité mais qui peuvent être utilisées dans certains cas, comme dans l'électrodynamique quantique, dans laquelle elles sont un artifice de calcul qui permet de calculer la probabilité de trouver une particule réelle.

Les neutrons sont des particules tout ce qui a de réelles. Ils ne créent pas de trace visible dans la chambre à brouillard car ils sont neutres. Et pour les détecter, il faut faire comme avec toutes les autres particules: les faire réagir avec la matière de sorte d'obtenir des résultats observables ou mesurables. Au revoir. Suivant les particules, il faut choisir le type d'interaction le plus adapté.
Au revoir.

[Nicophil]

Pour le coup, on me dit toujours que la physique théorique est plus difficile que la physique expérimentale, et bien avec ces exemples de photographies, j'ai des doutes ... Finalement, ça fait plutôt penser que c'est la physique expérimentale qui est encore plus difficile ...

ça, pour pondre des théories des cordes tous azimuts, y a du monde...

[FredericMars]

Merci LPFR !

Vous avez le mérite d'être honnête, juste et correct et en plus, vous avez répondu à une partie de mes questions

Pour les traces blanches (qui si j'ai bien compris, c'est parce que le noyaux d'azote est chargé qu'on le voit, contrairement au neutron qu'on ne voit donc pas dans la chambre à brouillard), c'est surtout la 3e photographie qui m'interpêle :
elle a la forme d'un long V. Or, moi je m'attends à ce que lorsqu'un neutron collisionne avec un noyau d'azote, il y ait alors juste un point blanc ou une ligne droite blanche montrant le recul de ce noyaux chargé. Pourquoi un V ? Le noyaux d'azote rencontre un neutron, il recule donc puis décide de faire un virage et de former ainsi un V ?
En terme de conservation d'impulsion, comment on fait avec la trace en forme de V ?
Comment la conservation de l'impulsion "s'effectue-t-elle" quand le neutron rencontre un noyaux d'azote et donne alors la trace blanche avec un tel angle (formant le fameux V sur la 3e photographie) ?

Enfin, merci déjà pour toutes les réponses que j'ai eues

[Nicophil]

2e question: par curiosité, quand vous dites que le neutron n'est pas une particule virtuelle et qu'il est directement observable. Pouvez-vous me dire s'il vous plaît à quelle occasion il est directement observable ?

Tout dépend de ce qu'on entend par "directement"... Les ultra-positivistes vont jusqu'à dire que dès qu'il y a l'intermédiaire d'un instrument de mesure, l'observation n'est plus "directe" !

Les particules virtuelles sont celle qui n'existent pas dans la réalité mais qui peuvent être utilisées dans certains cas, comme dans l'électrodynamique quantique, dans laquelle elles sont un artifice de calcul qui permet de calculer la probabilité de trouver une particule réelle.

Qu'est-ce qui distingue un photon virtuel, qui n'est qu'un artifice de calcul, d'un photon réel ? Le fait qu'un photon réel, on peut l'observer.
Mais les ultra-positivistes ne sont pas d'accord, parce qu'on ne peut pas l'observer directement...

[coussin]

Qu'est-ce qui distingue un photon virtuel, qui n'est qu'un artifice de calcul, d'un photon réel ?

On va peut-être éviter une n-ième discussion sur les particules virtuelles, non?
Mais votre question, en l'occurence, a une réponse simple: un photon virtuel peut être hors de sa couche de masse et donc avoir ·
C'est d'ailleurs une "propriété" de toutes les particules virtuelles: d'être hors de leur couche de masse.

[coussin]

Pour les trajectoires en V, de manière évidente il se passe quelque chose à cet endroit de la trajectoire: une collision ou autre (moi non plus je ne sais pas interpréter ces trajectoires mais suffit de penser à des boules de billards...)

[LPFR]

Merci LPFR !

Vous avez le mérite d'être honnête, juste et correct et en plus, vous avez répondu à une partie de mes questions

Pour les traces blanches (qui si j'ai bien compris, c'est parce que le noyaux d'azote est chargé qu'on le voit, contrairement au neutron qu'on ne voit donc pas dans la chambre à brouillard), c'est surtout la 3e photographie qui m'interpêle :
elle a la forme d'un long V. Or, moi je m'attends à ce que lorsqu'un neutron collisionne avec un noyau d'azote, il y ait alors juste un point blanc ou une ligne droite blanche montrant le recul de ce noyaux chargé. Pourquoi un V ? Le noyaux d'azote rencontre un neutron, il recule donc puis décide de faire un virage et de former ainsi un V ?
En terme de conservation d'impulsion, comment on fait avec la trace en forme de V ?
Comment la conservation de l'impulsion "s'effectue-t-elle" quand le neutron rencontre un noyaux d'azote et donne alors la trace blanche avec un tel angle (formant le fameux V sur la 3e photographie) ?

Enfin, merci déjà pour toutes les réponses que j'ai eues

Re.
La trace en forme de V correspond à une particule neutre (si non ce serait un Y) qui crée deux particules chargées. Si, par exemple, le neutron a arraché un proton d'un noyau, le proton crée une branche du V et l'atome ionisé crée l'autre branche.
J'imagine (mais je vous rappelle que je ne connais pas le sujet) qu'avec la distance parcourue, on peut déduire l'énergie le la particule (en faisant l'hypothèse de sa nature). Ces hypothèses doivent satisfaire la conservation du moment et celle de l'énergie. Cela permet d'abandonner les hypothèses qui ne collent pas.
Dans cet exemple, c'est le neutron qui percute un noyau et non l'inverse. Car le neutron utilisé est très énergétique.

À propos d'observables, il y a une anecdote d'un conférencier qui répondit à quelqu'un du publique qui lui posait une question: "Je ne vous vois pas. Ce que je vois ce sont les photons réfléchis par votre peau".
A+

[FredericMars]

Re.
La trace en forme de V correspond à une particule neutre (si non ce serait un Y) qui crée deux particules chargées. Si, par exemple, le neutron a arraché un proton d'un noyau, le proton crée une branche du V et l'atome ionisé crée l'autre branche.
J'imagine (mais je vous rappelle que je ne connais pas le sujet) qu'avec la distance parcourue, on peut déduire l'énergie le la particule (en faisant l'hypothèse de sa nature). Ces hypothèses doivent satisfaire la conservation du moment et celle de l'énergie. Cela permet d'abandonner les hypothèses qui ne collent pas.
Dans cet exemple, c'est le neutron qui percute un noyau et non l'inverse. Car le neutron utilisé est très énergétique.

À propos d'observables, il y a une anecdote d'un conférencier qui répondit à quelqu'un du publique qui lui posait une question: "Je ne vous vois pas. Ce que je vois ce sont les photons réfléchis par votre peau".
A+

Je commence à comprendre de plus en plus de chose ! Merci LPFR

Mais maintenant que j'ai compris certaines nouvelles choses pour moi, d'autres questions me viennent :

* pourquoi des traces en Y seraient-elles la signature de particules chargées tandis que celles en V seraient la signature de particules neutres ?

* pour la 3e photo, il est mis que cette-fois là le neutron a collisionné le noyaux d'azote si fortement qu'il y a eu la réaction suivante :

mais dans le membre de droite, ce sont 2 particules neutres, alors pourquoi on les voit comme la tace blanche en forme de V dans la chambre à brouillard (je pense que l'une de branche du V, c'est le bore B et l'autre branche du V, c'est l'hélium He) ?

[LPFR]

Re.
Commençons par la deuxième question.
Quand la désintégration se produit, les noyaux partent sans électrons ou sans l'ensemble complet. Car les électrons n'ont pas nécessairement "le temps de suivre" le noyau qui part à grande vitesse. Donc, ce sont deux noyaux chargés qui créent les traces.
Les physiciens nucléaires ne se soucient pas des électrons. Ils n'interviennent pas dans les réactions.

Pour la première question: vous avez un V. Vous pouvez supposer qu'au sommet du V quelque chose s'est produite.
- une désintégration qui a donné deux particules chargées et une particule neutre (partie vers le bas pour conserver la quantité de mouvement).
- une particule neutre est arrivé au sommet du V par le bas et a crée une désintégration qui donne deux particules chargées.

(Et n'oubliez pas que ce n'est pas mon domaine)
A+

[FredericMars]

(Et n'oubliez pas que ce n'est pas mon domaine)

Ce n'est peut-être pas votre domaine mais vous apportez quand même des bonnes réponses dans ce domaine

Merci, vous m'avez bien aidé

[PSR B1919+21]

Bonjour,
LPFR a (presque) tout dit. La chambre à brouillard permet de visualiser les particules chargées par l'ionisation du gaz le long du parcours. Le neutron ne laisse pas de trace. Les 2 traces sont quasiment linéaires donc il s' agit de particules "lourdes" (à partir du proton ). Si il s'agissait d'électrons on observerait un parcours "tortueux". La ligne la plus longue est celle de l'He, la plus courte le bore (le parcours est plus important avec l'helium plus léger). Avec les angles, les longueurs et la conservation de l'énergie on doit pouvoir déduire pas mal de choses.
PSR

[LPFR]

Re.
Tah ! tah ! Zorro est arrivé
Merci PSR B1919+21

(C'est agréable de savoir que je n'ai pas raconté trop de bêtises dans un domaine qui n'est pas le mien)
A+

[FredericMars]

Encore merci à PSR B1919+21 et LPFR ! (Pas évident évident à retenir vos pseudo mais je sens que je vais les retenir )
Et merci à moi même d'avoir posé de telles questions --> je plaisante

Mais franchement, merci à ceux qui participent à ce forum car non seulement ça permet l'entre-aide entre universitaires et autres passionés mais en plus, je vois d'autres questions, d'autres façons de voir les choses et/ou d'y répondre ici qu'on ne voit que trop rarement ailleurs
Bref, les forums de futura math et physiques sont particulièrement intéressants ! Et cela, 24h sur 24 et 365 jours sur 365 jours

[Bluedeep]

Encore merci à PSR B1919+21 et LPFR ! (Pas évident évident à retenir vos pseudo mais je sens que je vais les retenir )
Et merci à moi même d'avoir posé de telles questions --> je plaisante

Vous pouvez aussi l'appeler CP 1919, il a su rester simple







EDIT : http://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1919%2B21

[PSR B1919+21]

Bonsoir,
J'ai également ma signature

[PSR B1919+21]

Bonsoir,
Je me permets de réouvrir cet ancien post pour illustrer le fonctionnement de la chambre à brouillard :
http://www.cea.fr/multimedia/Pages/v...rouillard.aspx
Certains auront reconnu le présentateur,
Bises Marc,
PSR

[coussin]

Bonsoir,
Je me permets de réouvrir cet ancien post pour illustrer le fonctionnement de la chambre à brouillard :
http://www.cea.fr/multimedia/Pages/v...rouillard.aspx
Certains auront reconnu le présentateur,
Bises Marc,
PSR

Très intéressant. Merci du lien

[KLOUG]

Bonjour
Ha ! Merci je ne peux que souscrire à l'envoi de PSR Ben oui je faisais le démonstrateur pour la fête de la science à la Cité des sciences dans le cadre de l'esprit sorcier.
La trace en V est la signature de la présence de radon-220 toujours présent dans notre atmosphère.
Il a 55 secondes de période (demie-vie) et son fiston 0.16 seconde
D'où deux traces en V (avec le recul du noyau).
Kloug