Comment as t-on mesuré la masse d'un électron?

[invitef5791a36]

Bonjour à tous,

Ma question est dans le titre.
Je suis allé voir sur wikipedia, et je peux concevoir que l'on puisse isoler un électron du reste de l'atome (comment, je ne sais pas, mais je peux l'imaginer). Mais ensuite, comment peut-on mesurer sa masse? Je veux dire, il n'existe pas de balance assez précise, non?

Et aussi, si un électron a une masse, alors pourquoi les électrons ne tombent-ils pas?
Je peux concevoir que quand il y a du courant dans un circuit, et bien la force électrique soit plus importante que la force de gravitation exercée par la Terre. Mais quand il n'y a pas de courant dans un circuit, pourquoi les électrons ne "tombent" pas vers le bas du fil électrique. Un peu comme quand on fait tourner autour de son axe, avec la bouteille perpendiculaire au sol, une bouteille rempli en partie d'eau.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
On ne mesure pas directement la masse de l’électron.
On mesure le rapport q/m d’un côté et on mesure la charge ‘q’ avec l’expérience de Millikan.
Au revoir.

[invite6dffde4c]

Re.
À la température ambiante, les électrons d’un métal ont une vitesse (d’agitation thermique) de l’ordre du km/s. Ils passent leur temps à rebondir dans toutes les directions contre les atomes du métal. Vous n’avez aucune chance de les « voir » tomber. (C’est à dire, constater qu’ils subissent l’attraction gravitationnelle).
Il y a quelques décennies, on a réussi cette expérience de « voir » tomber des particules élémentaires, avec des neutrons refroidis près de zéro absolu.
Les neutrons ont l’avantage d’être électriquement neutres, au contraire des électrons, qui seraient attirées par le moindre champ électrique.
A+

[coussin]

Un fil électrique est neutre. Ca veut dire qu'il y a autant de noyaux atomiques positifs que d"électrons. Tout ce beau monde tient ensemble via des forces électromagnétiques qui sont des ordres de grandeurs plus intenses que la gravité. Il n'y a absolument aucune chance de voir des électrons tomber...

Une remarque suite au premier message : on ne sait pas isoler un électron unique. Il est trop léger. On sait piéger des ions uniques (le récent prix Nobel de Wineland) parce qu'ils sont plus lourds (protons et neutrons sont 2000 fois plus lourds qu'un électron; la masse d'un atome est la masse de son noyau).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecaafce96]

Bonjour,
Il y a une méthode de mesure très récente et très précise au Max Planck Institute de Heidelberg ,
à l'aide d'une jauge de Penning :https://www.mpg.de/7961020/electron-mass

Bien, je ne comprends pas tous les tenants et aboutissants ....

[Hermillon73]

Bonsoir,

Je remets ce lien donné dans une ancienne discussion sur la mesure de la masse des particules élémentaires, pour ceux que cela intéressent, suite au message de catmandou.
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1406/1406.5590.pdf

(la méthode est assez ancienne en fait, 1995 au moins, en fouillant la biblio du PDG : http://journals.aps.org/prl/abstract...evLett.75.3598 ).

C'est effectivement comme cela que l'on mesure la masse de l'électron (on mesure m_e/m_ion).

Pour la charge électrique, ce n'est plus une mesure "directe" qui donne la valeur de la charge élémentaire, mais une mesure indirecte à partir de la constante de structure fine. Et donc l'incertitude dépend en fait de la précision de mesure sur d'autres paramètres, essentiellement la constante de planck.

Cordialement.

[stefjm]

constante de structure fine.

Qui est mesurée comment?

[Hermillon73]

Bonsoir,

A partir du moment magnétique anomal de l'électron ou du muon je pense (à vérifier). On doit dérouler les diverses corrections en puissance de alpha_QED(0) et en déduire celle-ci, j'imagine.

Cordialement.

[Hermillon73]

Bonsoir,

Ou une autre méthode a priori (que je ne connaissais pas):
http://www.lkb.ens.fr/Nouvelle-determination-de-la

Cordialement.

[stefjm]

Bonjour,
Merci.
Actuellement, le plus précis, c'est la constante de Rydberg à .
Puis dans l'ordre des précisions descendantes :
Rapport de masse proton électron, constante de structure fine à , valeur 1836.152 673 89 presque 2000
Rayon de Bohr, rayon classique de l'électron à
Charge élémentaire à
Masse de l'électron, proton, neutron et constante de Planck à

Source NIST CODATA : http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html

A noté une curiosité intrigante (du moins pour moi, si quelqu'un a une explication, elle m'intéresse.) :
Les grandeurs dimensionnées masses et constante de Planck sont précises à .
Les rapports sans dimension de masse et structure fine sont plus précis à (ainsi que les grandeurs longueurs classiques et Compton).
Entre les deux la charge.

Et bien au dessus (en terme de précision) la constante de Rydberg, dimensionnée fréquence spatiale, qui tient le haut du pavé à .

Cordialement.

[invitecaafce96]

Bonjour,

Pour les précisions : https://en.wikipedia.org/wiki/Precision_tests_of_QED