Fentes de Young avec des molécules complexes

[curiosss]

Bonjour,

Je reviens encore une fois sur l'expérience des fentes de Young. Cette fois c'est au sujet de l'expérience faite avec des molécules complexes, par exemple le buckminsterfullerène 60 atomes de carbonne liés par leurs électrons.

Autant pour une particule élémentaire je pouvais admettre (difficilement...) la dualité onde-corpuscule, autant pour les molécules je suis plus sceptique. Ces molécules ont une structure spatiale bien définie qui me parait peu compatible avec la notion d'onde.

L'expérience faite avec ces molécules a mis en évidence des franges qui pourraient s'interpréter d'une autre façon :
On peut supposer que la déviation des molécules en passant par les fentes est quantifiée (quantification des angles de diffraction) dès lors qu'il y a deux fentes (les électrons des surfaces des fentes étant intriqués, ou en résonance, ou via tout autre phénomène), et pas dans le cas d'une seule fente.

Il est aisé de voir que dans ce cas on obtiendrait aussi des bandes, sans que les molécules aient besoin de voyager en tant que 'ondes'...
Il n'y aurait pas de zones d'annulation, simplement des zones jamais atteintes par les molécules car pour y arriver il faudrait un angle de déviation autre que les angles quantifiés autorisés.

Quelqu'un aurait des liens prouvant que mon hypothèse est fausse ? (ce serait facile à vérifier simplement en éloignant pas à pas l'écran, car l'évolution des figures ne serait pas la même dans les deux cas).

Cordialement
-----

[pm42]

Tu es vraiment sur que tu veux remettre en cause la mécanique quantique et inventer ta théorie à toi à la place ?

[curiosss]

Ce dont je suis sûr c'est que j'aimerais des dialogues plus constructifs.

[coussin]

Quelqu'un aurait des liens prouvant que mon hypothèse est fausse ?

Ce n'est pas dans ce sens que ça marche. C'est à vous de prouvez que ce que vous dites est vrai.

Quelle est la différence entre votre "théorie" et la théorie usuelle ? Parce que la diffraction c'est une "quantification des angles de déviation"...

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

bonjour,

Je ne sais pas si il y a une démonstration sur la dualité onde /corpuscules. Si cela marche experimentalement avec des électrons ou des protons, on pourrait se demander quelle est la limite dimensionnelle des particules pour que cette dualité s'estompe....

Personnellement je n'ai pas de réponse.

[calculair]

Re bonjour..

Je n'ai pas lu le document, mais peut être un début de réponse :

http://s.bourdreux.free.fr/sciences/...IQUE/lp_43.pdf

bonjour,

Je ne sais pas si il y a une démonstration sur la dualité onde /corpuscules. Si cela marche experimentalement avec des électrons ou des protons, on pourrait se demander quelle est la limite dimensionnelle des particules pour que cette dualité s'estompe....

Personnellement je n'ai pas de réponse.

[curiosss]

Merci Calculair. Document intéressant mais je reste sur ma faim au sujet des édifices atomiques passant par deux fentes.

Une molécule complexe n'est pas seulement un ensemble de protons, neutrons et électrons qui passent à travers les fentes. Il y a en plus un ensemble de liaisons qui codent la structure tridimensionnelle de la molécule.
Je serais curieux de voir ce qui se passe quand on fait passer des molécules stéréoisomères (mêmes atomes mais configuration spatiale différente).

J'aimerais avoir plus de documentation sur les expériences déjà faites avec des molécules.

A vot' bon coeur *

[curiosss]

Ce n'est pas dans ce sens que ça marche. C'est à vous de prouvez que ce que vous dites est vrai.

Quelle est la différence entre votre "théorie" et la théorie usuelle ? Parce que la diffraction c'est une "quantification des angles de déviation"...

Non, je ne suis pas venu présenter une nouvelle théorie. Je suis venu m'assurer que les expériences ont envisagé d'autres hypothèses. Moins spectaculaires peut-être mais il ne faut rien négliger.

Quant à la différence elle a été dite : dans un cas la molécule complexe (atomes ET structure) passe par les deux fentes à la fois (atomes ET structure voyagent en tant qu'ondes), et dans l'autre cas il y a juste un phénomène de quantification des angles de diffraction possibles et la molécule avec sa structure entière ne passe que par une fente (tout en produisant des bandes).

[mach3]

Une molecule, meme complexe, est entierement decrite par sa fonction d'onde, c'est donc, fondamentalement une onde. Sa longueur d'onde est liée à sa quantité de mouvement par la relation de de Broglie. Il n'existe pas de limite de taille, meme une chaise ou un boeing pourrait diffracter avec un dispositif adequat. Le problème est que leur longueur d'onde étant très petite (car quantité de mouvement très grande) la distance entre les franges serait tres tres petite, inobservable (l'impact serait plus grand que l'ecart entre les franges, de plusieurs ordres de grandeur).
De plus chaque particule envoyée interfere avec elle même (et non avec les autres comme on le croit souvent), ne donnant qu'un impact unique. L'accumulation des impacts ponctuels donne la figure de diffraction bien connue (voir les experiences où les particules sont envoyees une par une). Ainsi, l'interfrange ne dependant que de la quantité de mouvement, et non de la nature de la particule, on pourrait envoyer, les unes à la suite des autres tout un tas de particules différentes les unes des autres et avoir une belle figure d'interference, du moment qu'on s'est arrangé pour qu'elles aient exactement la même quantité de mouvement en arrivant sur les fentes.

m@ch3

[curiosss]

C'est ce genre d'affirmations qui m'indisposent dans la vulgarisation scientifique : une chaise pourrait passer par deux fentes à la fois, malheureusement les fentes seraient trop petites pour qu'elle y passe. Du coup difficile de faire l'expérience qui s'impose. Et Science sans expérimentation......

[mach3]

Il est pourtant essentiel de comprendre que l'effet n'est limité à une certaine taille que pour des raisons expérimentales et non théoriques. Avec les progrès techniques croissant, on pourra mettre en evidence la diffraction sur des particules de plus en plus grosses.
Plus les objets sont gros, plus les fentes doivent être large pour les laisser passer, du coup elles seront plus écartées, donc l'interfrange va diminuer, il faudra que les particules soient très lentes pour compenser, ce qui sera de plus en plus dur à controler. Mais pas d'impossibilité de principe.

m@ch3

[LPFR]

Bonjour.
Il me semble que les limitations sont aussi théoriques.
Même si la longueur d’onde associée à une chaise est infiniment plus petite que celle d’un atome, ça ne veut pas dire qu’une chaise peut passer par un trou de serrure (je ne parle même pas des fentes de Young).
Peut-être qu’il a une probabilité théorique non strictement nulle (en restant très généreux) d’un passage par effet tunnel. Mais là, c’est très au dessus de mes connaissances.
Au revoir.

[mach3]

Même si la longueur d’onde associée à une chaise est infiniment plus petite que celle d’un atome, ça ne veut pas dire qu’une chaise peut passer par un trou de serrure (je ne parle même pas des fentes de Young).
Peut-être qu’il a une probabilité théorique non strictement nulle (en restant très généreux) d’un passage par effet tunnel. Mais là, c’est très au dessus de mes connaissances.

il faut évidemment que les fentes soient assez grande pour que la chaise passe. Dans le cas des expériences avec des molécules, je suppose que les fentes sont assez larges pour qu'une molécule passe (sinon il faut en envoyer beaucoup pour compenser le fait que beaucoup rebondiront plutôt que de passer les fentes. Evidemment, plus on élargit une fente, plus le phénomène de diffraction s'estompe ( https://en.wikipedia.org/wiki/Diffraction_formalism ) à longueur d'onde constante. Si la fente est large, il faut une grande longueur d'onde, donc une quantité de mouvement faible.

Petit calcul pour une chaise de 10kg avec une fente de 1 m (comme ça ça passe), si on veut que la longueur d'onde soit supérieure à 1 m, il faut une quantité de mouvement max de 6.10^-34kg.m/s, soit une vitesse absolument ridicule (et impossible à gérer en pratique) de 6.10^-35m/s.

Considérons quelque chose d'un peu plus réaliste, comme une très grosse protéine (la titine par exemple), mesurant 1µm et pesant 3 000 000 de g/mol, soit 5.10^-21 kg. Si on veut une longueur d'onde supérieure à 1µm (pour avoir une belle interférence par une fente qui laisse passer la protéine sans trop de difficultés), cela signifie une quantité de mouvement inférieure à 6.10^-28kg.m/s, donc une vitesse max de 120nm par seconde (0,4mm/h...), c'est déjà très très lent.

Cas du fullerène : taille 1nm, masse 1,2.10^-24kg, si on veut une longueur d'onde de l'ordre du nanomètre (on considère que les fentes sont nanométriques), cela signifie 6.10^-25kg.m/s en quantité de mouvement, donc 0,5m/s, gérable.

m@ch3

[LPFR]

Re.
Les fentes de Young sont très bien pour faire un cours au tableau.
Mais pour faire de la diffraction avec des petites longueurs d’onde, le plus simple d’utiliser le réseau de la surface d’un cristal. On travaille alors en réflexion.
Ainsi, on peut faire de la diffraction avec des électrons de 100 eV (LEED).
Pour des plus faibles longueurs d’onde on peut travailler en incidence rasante : RHEED.

J’imagine que pour la diffraction des grosses molécules on travaille en réflexion et en incidence rasante et non avec des vraies fentes. Mais ce n’est pas mon domaine.
A+

[mach3]

Il semblerait que cela ait été fait par transmission, mais avec un réseau :

https://www.univie.ac.at/qfp/research/matterwave/c60/

apparemment, c'est plus facile que ce que montre mes calculs (à moins qu'il y ait une erreur d'ordre de grandeur dedans...), les molécules de fullerène ont une vitesse moyenne de 210m/s dans l'expérience. L'interfrange est de quelques dizaines de micromètres avec un écran à 1,25m du réseau de diffraction.

m@ch3

[curiosss]

Bonjour,

Attention, on ne parle plus de la même chose : dans un cas on parle d'une particule qui se comporte différemment suivant qu'il n'y ait qu'une seule fente, ou deux. Dans l'autre cas on parle de diffraction, ce n'est pas exactement la même chose.
Qu'on ait visualisé des bandes par réflexion, avec des molécules par exemple, n'autorise pas à dire que ces mêmes molécules passeraient par les deux fentes à la fois dans le cadre d'une expérience avec des fentes.
On ne peut pas extrapoler systématiquement ce qui a été testé dans un domaine de validité limité !

[LPFR]

Re.
Je pense que vous n'avez pas complétement compris ce que sont la diffraction et les interférences.
A+

[mach3]

Attention, on ne parle plus de la même chose : dans un cas on parle d'une particule qui se comporte différemment suivant qu'il n'y ait qu'une seule fente, ou deux. Dans l'autre cas on parle de diffraction, ce n'est pas exactement la même chose.

Vous devriez revoir en profondeur ce qu'est la diffraction, la diffraction par des fentes, la diffraction par un réseau, que ce soit en transmission ou réflexion.

Vraiment.

m@ch3

[curiosss]

Si je vous suis vous dites que toute diffraction implique la capacité à passer par deux fentes à la fois, même pour des molécules composée de dizaines d'atomes ? Oui ? Non ?

[Deedee81]

Salut,

Si je vous suis vous dites que toute diffraction implique la capacité à passer par deux fentes à la fois, même pour des molécules composée de dizaines d'atomes ? Oui ? Non ?

La diffraction et Young c'est extrêmement lié. Tu peux voir la diffraction comme une expérience de Young où les ondes passent par plusieurs endroits, en particulier par les deux bords de l'ouverture. Et il y a bel et bien des franges d'interférence qui apparaissent.

C'est plutôt bien expliqué et illustré ici :
http://serge.bertorello.free.fr/opti...c/diffrac.html

L'expérience de Young est de la diffraction simplifiée et épurée (juste deux "points"/fentes au lieu de toute une largeur). Le simple fait d'observer la diffraction et ses franges est suffisant pour déterminer le caractère ondulatoire et donc le comportement dans une expérience de Young (et donc, oui, de dire que le truc machin chose passerait pas les deux fentes. Forcément, si c'est une onde, c'est pas bien mystérieux).

[mach3]

La diffraction c'est le comportement d'une onde face à une fente ou à un obstacle. Il y a un bel exemple illustré ici avec les ondes sonores (ça fonctionne pareil avec toutes les ondes) : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu...d/diffrac.html

Quand il y a plusieurs obstacles ou plusieurs fentes, il y a un phénomène d'interférence, c'est à dire qu'il y a des lieux ou des ondes diffractées par des obstacles différents se retrouvent en opposition de phase.

Dans le cas qui nous occupe, à tout objet (même une chaise) en déplacement on peut associer une onde (quantique), via le principe de De Broglie, l'amplitude de cette onde donnant la proba de trouver l'objet. Comme toute onde, elle sera diffractée par les obstacles ou les fentes, et pourra donc interférer, cela agit donc sur les probabilités qu'on a de trouver l'objet en tel ou tel lieu une fois qu'il a rencontré l'obstacle. Dans les zones ou les ondes diffractés se retrouvent en opposition de phases, on n'a aucune chance de trouver l'objet. Si on place un écran, l'accumulation d'impacts dessine la figure d'interférence. Pour un objet macroscopique, la longueur d'onde sera tellement petite devant les obstacles ou fentes, qu'on aura un unique point d'impact (comportement classique avec trajectoire apparemment déterministe), mais pour des objets microscopiques, la longueur d'onde peut devenir très grande, permettant l'obtention d'une figure d'interférence tout à fait visible.

m@ch3

PS : doublé

[curiosss]

Désolé, pour moi la diffraction est la constatation qu'il y a des zones interdites à l'arrivée de ce qu'on est en train d'observer. On peut l'interpréter comme on veut, en particulier l'interpréter comme si c'était des ondes. Mais ça reste une interprétation.
Je ne vois pas le lien de cause à effet avec le fait de passer par deux fentes à la fois.

Ce qui est marrant c'est que depuis le début je m'étonne de l'extrapolation faite vers les molécules (je me sens obliger de répéter : plusieurs atomes liés en une structure tridimensionnelle) et qu'en réponse on me conseille de revoir mes cours sur la diffraction de simples particules.

[Deedee81]

Il est impossible d'expliquer les franges d'interférences de la diffraction sans passer par l'analyse ondulatoire. Même Newton l'avait constaté (ce qui l'a même conduit à une approche mixte : lumière = éther + corpuscule, même s'il a peu approfondi cette façon de voir).

Une expérience de diffraction EST une expérience de Young dû au fait que la fente n'est pas infiniment mince et se comporte donc comme un dispositif de Young. Si tu as une interprétation purement corpusculaire, l'interprétation de la diffraction oblige à dire "la particule passe par plusieurs endroit dans la fente". C'est du Young pur et dur (si ce n'est que selon les longueurs d'onde, il est plus facile de faire les mesures avec une seule fente ou avec deux ou même un réseau de fentes = réseau de diffraction qui est un super méga Young).

C'est vraiment des variantes de la même chose. Je ne comprend pas le blocage qui t'empêche de le voir.

Bon, désolé, pas le temps d'approfondir. Je suis parti. A demain.

[curiosss]

Deux singes regardent un drapeau flottant au vent. L'un dit : le drapeau bouge. L'autre dit : l'air bouge. Je me gratte la tête et ait envie de dire que le drapeau et tout l'air sont corrélés.

[Deedee81]

Salut,

Deux singes regardent un drapeau flottant au vent. L'un dit : le drapeau bouge. L'autre dit : l'air bouge. Je me gratte la tête et ait envie de dire que le drapeau et tout l'air sont corrélés.

J'espère que le singe ce n'est pas moi