Différence entre photon et electron
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Différence entre photon et electron



  1. #1
    Evil.Saien

    Bonjour,
    je suis d'accord pour dire qu'au meme titre que le photon, l'electron est une onde électromagnetique etc etc...
    Mais j'aurais une question a leur propos :
    comment se fait-il qu'il ne puisse par y avoir 2 electrons au meme endroits, qu'ils puissent se colisioner alors que 2 photons peuvent etre au meme endroit sans provoquer de collision ?

    'oila, une question surement triviale pour les specialistes...

    Merci,
    a+

    -----

  2. #2
    mach3
    Modérateur
    je ne suis pas spécialiste, mais j'ai des notions de physique quantique...

    l'univers contient 2 sortes de particules, les fermions et les bosons, ils sont tous descriptible par une fonction d'onde. la différence fondementale entre fermions et bosons et leur spin (c'est une propriétés des particules pas évidente a expliquer, mais en gros on considère qu'elles tournent sur elles-memes, interagissant ainsi avec des champs magnetique). Le spin des bosons est un entier (0,1,2...) et le spin des fermions est un demi-entier (1/2, 3/2, 5/2...). les particules d'interactions comme le photon, le graviton, les gluons et les bosons W et Z0 sont des bosons, ils peuvent se superposés dans l'espace, rien ne l'interdit. En revanche les particules de matiere, quarks, electrons, neutrinos... ne peuvent se situé au meme endroit, en effet mathématiquement, si 2 electrons de spin identique (il peut etre 1/2 ou -1/2) se trouvent au meme endroit, leurs fonctions d'ondes s'annulent, ce qui rend impossible cette situation (la probabilité de présence des electrons est le carré de leur fonction d'onde, et 0 au carré fait 0)

  3. #3
    Coincoin

    Salut,
    je suis d'accord pour dire qu'au meme titre que le photon, l'electron est une onde électromagnetique
    Pas moi En quoi un électron est-il une onde électromagnétique ? par exemple, un électron a une masse alors qu'une onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière...
    Sinon, Mach3 a très bien expliqué la différence entre fermions et bosons.
    Encore une victoire de Canard !

  4. #4
    mach3
    Modérateur
    tout a fait d'accord, j'ai d'ailleurs oublié de le mentionné, les ondes d'electrons existent, mais ce ne sont certainement pas des ondes electromagnétiques qui sont des ondes de photons. On peut le moins maladroitement possible appeler ces ondes d'electrons des ondes electroniques. A particules différentes, ondes différentes...

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Rincevent

    quelques legeres corrections en rapport avec le post de Mach3

    c'est une propriété des particules pas évidente a expliquer, mais en gros on considère qu'elles tournent sur elles-memes, interagissant ainsi avec des champs magnetiques
    le spin n'est pas necessairement lie a un couplage au champ electromagnetique. Pour qu'une particule interagisse avec ce dernier, il faut:
    - qu'elle ait une charge electrique non-nulle
    - ou qu'elle ait une charge electrique nulle en n'etant pas elementaire mais formee de particules "plus petites" qui portent elles-memes des charges electriques non-nulles (mais dont la somme est nulle).

    Un exemple (selon nos connaissances actuelles) du premier cas est l'electron. Un exemple du deuxieme cas est le neutron forme de 3 quarks mais de charge electrique nulle. N'etant pas fondamental, le neutron possede ce que l'on appelle un "dipole magnetique" non-nul qui cree une interaction faible mais non-nulle avec le champ electromagnetique.

    une remarque importante (qui explique probablement la confusion precedente) est que pour une particule telle que l'electron, on peut montrer qu'il existe une relation simple entre le moment magnetique et le spin. Le rapport entre ces deux nombres est appele rapport gyromagnetique.


    En revanche les particules de matiere, quarks, electrons, neutrinos... (...)
    ceci est vrai des particules de matiere elementaires: par exemple l'electron, les quarks et les neutrinos, qui sont des fermions. En revanche, pour les particules composites, ce qui joue est le nombre de fermions qui la composent: le proton, le neutron, ou tout autre particule formee d'un nombre impair de fermions sera un fermion et respectera le principe d'exclusion de Pauli.

    En revanche, toute particule formee d'un nombre pair de fermions sera un boson et pourra avoir un comportement gregaire ou un maximum d'entre elles se retrouvent dans le meme etat. C'est ce qui donne naissance a la superfluidite: l'helium 4 (forme de 4 fermions) est superfluide alors que l'helium 3 (forme de 3 fermions) ne l'est pas. Enfin, il faut nuancer tout ca: lorsque l'on s'interesse a des temperatures suffisamment faibles, il peut y avoir appariemment de fermions identiques entre eux. Ces paires dites de Cooper sont des particules composites qui sont a leur tour des bosons et peuvent avoir un comportement semblable a celui de l'helium 4 superfluide. C'est ce que l'on observe par exemple avec la superconductivite des electrons ou ceux-ci se mettent par paires et donnent naissance a des pseudo-bosons. Et grace a ce mecanisme de formation de paires de Cooper, on voit qu'il faut toujours rester tres prudent dans ses affirmations: a tres tres basses temperatures, meme l'helium 3 devient superfluide puisque les atomes se mettent par paires et forment des bosons qui peuvent devenir superfluides.

    ps: navre pour l'absence d'accent qui rend la lecture un peu ambigue parfois.

  7. #6
    mach3
    Modérateur
    merci pour ces précisions tres instructives Rincevent, j'avais effectivement deja etendu que les particules alpha (noyaux d'helium) était des bosons

    bye

  8. #7
    Evil.Saien

    Ici, http://www.nobel.se/physics/articles/ekspong/index.html, dans le chapitre Prizes for the Discoveries of the Dual Nature of Matter, ils disent que l'électron a aussi une nature ondulatoire.

    J'ai une autre question : comment se fait-il alors que si un photon ne puisse pas interagir avec un autre photon il puisse entrer en collision avec un electron ?

  9. #8
    invite1be883ee

    Salut,
    je présume que c'est grâce à la vitesse de dépalcement du photon.
    On considère que celui-ci à une masse nulle ou négligeable.
    Du fait de sa vitesse relativiste, il développe une énergie cynétique très élevée qui le rend capable quand il percute un électron, de provoquer un rayonnement.

  10. #9
    mach3
    Modérateur
    bonjour,

    la collision entre un photon et un electron est due a l'interaction electromagnétique

    on peut raisonner tout betement du point de vue classique : il ne faut pas oublier que le photon est aussi une onde electromagnétique, c'est à dire un champ electrique et un champ magnétique perpendiculaire oscillants et se propageant dans l'espace a la vitesse de la lumiere. Que fait une particule chargée lorsqu'elle est soumise a un champ electrique? elle se déplace selon la force de coulomb. Que fait une particule chargée en mouvement lorsqu'elle est soumise a un champ magnétique? elle dévie de sa trajectoire.

    lorsqu'un photon s'approche d'un electron, ce dernier est soumis au champ electromagnétique associé et change sa trajectoire.

    ceci est un peu une vision classique du phenomene, mais permet de comprendre pourquoi une particule qui n'entre pas en interaction avec ses semblables entre en interaction avec d'autres.

    que se passe-t-il du point de vue quantique? le photon est le boson porteur de force electromagnétique, c'est une particule virtuellement échangée par toutes particules chargées et qui est responsable du champ electromagnetique. lorsqu'une particule chargée recoit un photon réel, elle réagit de la meme maniere que si il était virtuel et provenant d'une autre particule chargé située a proximité.

    j'ajoute un truc pour Padwyl, l'energie cinétique d'un photon n'est pas ce qu'il ya de franchement enorme me sembe-t-il... je rappelle qu'au repos sa masse est nulle, quant a la masse en mouvement, on pe effectuer un rapide calcul

    e=mc², e=hv, lv=c (l est lambda la longueur d'onde, v nu la frequence)

    m=h/(cl) si on prend un photon UV (100nm), la masse est de 2.10^-36g...

    tu dis aussi :
    il développe une énergie cynétique très élevée qui le rend capable quand il percute un électron, de provoquer un rayonnement
    un photon qui percute un electron provoque l'emission d'autres photons?? (ce que tu nommes par rayonnement)

  11. #10
    Rincevent

    comment se fait-il alors que si un photon ne puisse pas interagir avec un autre photon il puisse entrer en collision avec un electron ?
    pour plus de details, je te renvoie au dossier sur la structure de la matiere

    http://www.futura-sciences.com/compr...ssier176-1.php

    mais voici un element de reponse a l'inverse de ta question (qui devrait t'eclairer quand meme j'espere): pourquoi le photon n'interagit pas avec lui-meme.

    le photon n'interagit pas avec lui-meme car il ne porte pas de charge electrique. Or un photon interagit avec toute particule chargee (dont l'electron par exemple).

    l'energie cinétique d'un photon n'est pas ce qu'il ya de franchement enorme me sembe-t-il...
    a ceci pres que le photon est uniquement de l'energie cinetique puisqu'il n'a aucune energie de masse et qu'il peut avoir n'importe quelle energie: les rayons gammas ont une energie pas negligeable...

    par ailleurs, e=mc<sup>2</sup> ne s'applique pas a toutes les particules... parler de "masse du photon" de cette facon peut etre source de nombreux malentendus...

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