Spin et mécanique quantique

[Chmiman]

Bonsoir , c'est la première fois que je m'intéresse en profondeur à un sujet qui le fait réellement peur , la mécanique quantique . Pleins de questions , peu de réponses car encore aujourd'hui des questions subsistes .

Je ne comprends pas un truc à propos du spin , regardez la photo ci jointe , on voit un électron tourner sur lui meme , ou en tout cas la flèche fait comprendre cela , et il tourne horizontalement sur lui meme , cependant cela a une influence sur l'orientation du pôle nord et sud , et je vois pas en quoi tourner sur soi peut influencer l'orientation ce des pôles magnétiques , surtout sur un électron je comprend pas pourquoi il y aurait un pôle nord et sud puisque il est négatif !! Si je tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens antihoraire, ma tete reste au nord et mes pieds au sud !

Pour faire une représentation simple, si la terre tournait dans le sens inverse qu'actuellement , les pôles nord et sud n'auraient aucune raison de s'inverser .


C'est d'ailleurs un secret pour moi le fait que l'électron dépasserait la vitesse de la lumière , je vois pas comment c'est possible que des équations mathématiques aient pu aboutir à cela , et avec des observations à l'appui .


En somme , pourriez vous m'expliquer un peu mieux ce spin par rapport à ma question ( car je sais qu'il existe des tas de livres et articles la dessus mais ma questions sur les pôles et la rotation ne figure jamais .
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[Deedee81]

Salut,

je vois pas en quoi tourner sur soi peut influencer l'orientation ce des pôles magnétiques , surtout sur un électron je comprend pas pourquoi il y aurait un pôle nord et sud puisque il est négatif !!

Wow ! Jolie confusion. "Négatif" ça concerne la charge électrique de l'électron. Nord et Sud concerne le champ magnétique de l'électron.

Tu as certainement vu en électromagnétisme qu'une charge électrique ou un courant parcourant une boucle produit un champ magnétique.
(voir ici par exemple https://fr.wikipedia.org/wiki/Spire_de_courant )
Avec évidemment un pole Nord et un pole Sud.
C'est le principe de l'électroaimant.

Et bien entendu pour une boule chargée ça revient au même. Et le sens du champ magnétique (donc la position des pôles) dépend du sens de circulation du courant.
Si on considère que l'électron est une boule de charge homogène on peut calculer le champ magnétique correspondant. La seule chose c'est que le calcul diffère d'un facteur 2 de la valeur mesurée. C'est le facteur gyromagnétique. https://fr.wikipedia.org/wiki/Rappor...agn%C3%A9tique
Ce facteur 2 n'est curieusement pas un effet quantique mais relativiste (je dis "curieux" car avec une particule élémentaire c'est plutôt du côté de la MQ qu'on s'attendrait à des surprises).
Pour le proton et le neutron le facteur gyromagnétique est très différent car ce sont des particules composites.

Pour faire une représentation simple, si la terre tournait dans le sens inverse qu'actuellement , les pôles nord et sud n'auraient aucune raison de s'inverser .

La Terre n'est pas une boule chargée électriquement (c'est pas les orages qui vont faire la différence). C'est beaucoup plus complexe. C'est lié à la rotation du noyau, à la convection dans ce noyau induit par son refroidissement et la cristallisation de la graine. C'est une auto-dynamo qui a son orientation propre.

C'est d'ailleurs un secret pour moi le fait que l'électron dépasserait la vitesse de la lumière , je vois pas comment c'est possible que des équations mathématiques aient pu aboutir à cela , et avec des observations à l'appui .

Pardon ? C'est quoi cette histoire ?

Par contre, le spin, (c'est-à-dire la quantification du moment cinétique), gasp, ça c'est plus costaud. Tu as l'approche assez physique de Feynman (qui utilise une expérience avec un appareil de Stern-Gerlach), fort claire mais qui (c'est mon avis) ne fait pas ressortir la raison pour laquelle le spin est quantifié en 0, 1/2, 1, 3/2, etc.... C'est en fait lié aux représentations du groupe mathématique des rotations. On trouve ça dans pas mal de cours comme Quantum Mechanics de Léonard L. Schiff, mais c'est assez ardu (grosse déduction algébrique).

[Chmiman]

J'ai toujours pas compris en quoi une rotation entraînait une inversion des poles, mais essayons , cela veut dire que si je prends un aimant que je fais tourner verticalement dans un sens puis dans l'autre les poles s'inversent ? Simplement en quoi la rotation dans un sens ou dans l'autre crée une inversioncdez champs ..

Et pour l'électron qui tourne à la vitesse de la lumière , oui cela a été découvert par des scientifiques récemment, incompréhensible .

[Deedee81]

J'ai toujours pas compris en quoi une rotation entraînait une inversion des poles, mais essayons , cela veut dire que si je prends un aimant que je fais tourner verticalement dans un sens puis dans l'autre les poles s'inversent ? Simplement en quoi la rotation dans un sens ou dans l'autre crée une inversioncdez champs ..

Un aimant n'est pas un objet chargé électriquement !!!!!!

C'est la rotation de la charge électrique qui crée l'apparition d'un moment magnétique. Et le sens du moment magnétique dépend du signe de la charge et du sens de rotation.
As-tu été voir le premier lien que j'ai donné ?
C'est exactement comme un électroaimant : inverse le sens du courant (donc la rotation du courant dans les spires) et tu inverses le champ magnétique.

Et pour l'électron qui tourne à la vitesse de la lumière , oui cela a été découvert par des scientifiques récemment, incompréhensible .

Ca me semble plus que douteux. Aurais-tu un lien ?
(j'ai fait quelque recherches mais je n'ai absolument rien trouvé)

D'autant qu'en physique quantique, l'électron est considéré comme ponctuel et parler de rotation est très abusif (d'où ma remarque plus haut sur la surprise due au fait que le calcul du moment magnétique avec une boule chargée marche si bien ici !!!!). Le moment angulaire de l'électron est une propriété purement quantique (le spin). Donc parler de la vitesse de rotation est plus que bizarroïde.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chmiman]

Pour les liens , voici http://www.maxisciences.com/vitesse-..._art17193.html. Mais ce n'est pas là que je l'ai découvert , il faut aller voir e penser sur sa vidéo "le spin " ou d'autres vidéos où ils disent tous que Pauli, qui avait travaillé sur la relativité restreinte , avait aussi démontré qu'aucune particule ne pouvait aller au delà de la vitesse de la lumière , mais si on disait que l'électron tournait , un point de son Equateur irait plus vite que la lumière .

Toutes les vidéos sur le spin sur YouTube en parlent de façon brève , juste pour montrer l'incohérence du spin en tant que rotation ou moment angulaire !


Edit : Mon premier lien n'a rien à voir avec le spin , mais montre bien la recherche qui progresse vis à vis de cela

Et savez vous quoi chercher pour trouver les cours qui disent que la rotation influe sur les champs magnétiques ?

[Deedee81]

D'accord. Merci pour l'info.

A noter comme je disais que le moment angulaire est ici un effet typiquement quantique et l'électron ponctuel.
La question pourrait alors être : comment la MQ explique qu'un objet chargé ponctuel peut avoir un moment magnétique ?
La MQ ne l'explique pas. Il faut passer à la théorie quantique des champs. Le calcul du moment magnétique anomal, c'est ça (c'est le calcul du moment magnétique et du petit écart du rapport gyromagnétique qui ne vaut pas tout à fait 2). C'est un des calculs et expériences parmi les plus précis de tous les temps.
Voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Moment...A9tique_anomal par exemple.
Le détail du calcul n'y est pas mais son principe général est assez bien expliqué.

Et savez vous quoi chercher pour trouver les cours qui disent que la rotation influe sur les champs magnétiques ?

Voir mon premier lien.

Voir aussi ça par exemple :
http://www.klubprepa.fr/Site/Documen...dDocument=4591

un exercice résolu qui consiste justement à calculer le champ d'une sphère chargée en rotation.