Comment interpréter la nature des objets en physique ?

[azizovsky]

Bonjour, supposant que l'électron et le proton et ... composent un système neutre nommé neutron, les tois composants du neutron dans une sphère de rayon , on 'a à l'intérieur de la sphère une densité volumique: , le champ électrique à l'intérieur de la sphère est donnée par , on prend , on sait que le rayon d'action de la force nucléaire faible est de l'ordre de et tu peut estimer sa vitesse ...., s'elle est de l'ordre de ,il faut tenir compte de la RR, est ce que le modèle tient debout....?
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[andretou]

chaque noyau a trois quarks ( tous chargés + ou - )neutron : 1u,2d
proton : 2u,1d
charge du u : 2/3
charge du d : -1/3
d -> u suppose la perte de (-1/3) et la compensation de la charge (2/3) crée : soit -1/3-2/3=-1 ( charge de l'electron crée )

Jusque là tout va bien. Tout le monde est d'accord pour dire qu'il y a équilibre des charges positives et négatives au départ et à l'arrivée...
Mais lors de la désintégration du neutron, les charges positives et négatives ne restent pas constantes puisqu'elles passent les unes comme les autres de 2/3 à 1.
En se désintégrant, un des deux quarks down fait passer sa charge de -1/3 à +2/3 (pour devenir up), occasionnant ainsi une variation de charge dans le nucléon de +2/3 - (-1/3) = +1.
La charge du nucléon, qui au départ était neutre (2/3 - 1/3 - 1/3 = 0), passe ainsi de 0 à +1 (en devenant un proton), tandis que la charge globale du système est rééquilibrée par la création d'un électron (-1).
Dans ce schéma, il apparaît que la désintégration du neutron occasionne donc une création de charge positive (+1) et de charge négative (-1), occasionnant du même coup un accroissement du potentiel électrique.
Question : d'où proviennent ces charges positives et négatives supplémentaires (d'autant que l'énergie du système reste constante alors que, sauf erreur de ma part, toute variation du potentiel électrique doit se traduire par une variation d'énergie) ?


ps : Coussin et Albanxii, peut-on continuer cette discussion dans la courtoisie ? Ou pas ?

[ansset]

Question : d'où proviennent ces charges positives et négatives supplémentaires (d'autant que l'énergie du système reste constante alors que, sauf erreur de ma part, toute variation du potentiel électrique doit se traduire par une variation d'énergie) ?

il n'y a pas de charges "supplémentaire" , ce sont des transferts de charges.
et ces transferts se font via le boson W cité plus haut ( boson de jauge de l'interaction faible , et donc porteur de l'interaction )
c'est le facteur ! ( au sens figuré )

[andretou]

il n'y a pas de charges "supplémentaire" , ce sont des transferts de charges.

Je ne comprends pas. Qu'appelles-tu un transfert de charge ?

[ansset]

je dois partir.
si qcq prend le relai ?
quand à l'expression , c'est celle qui me semble la plus ad hoc. ( il y a peut être un autre terme scientifique )

[ansset]

un petit dessin vaut mieux qu'un .....
voir ici ( dans le chapitre mécanisme ) le petit schéma de Feynman .
https://fr.wikipedia.org/wiki/Intera....C3.A9canismes

[andretou]

Je n'arrive toujours pas à comprendre...
Avant la désintégration, la charge GLOBALE du système vaut bien : 2/3 - 1/3 - 1/3 = 0
Et après la désintégration, elle vaut : 1 - 1 = 0
Mais la charge (+) est passée de +2/3 à +1 tandis que la charge (-) est passée de -2/3 à -1.
J'en déduis qu'il y a donc eu augmentation de la charge (+) et de la charge (-)
Comment ces augmentations de charges peuvent-elles se produire ? Où le système puise-t-il ces charges supplémentaires ? Comment se fait-il que l'énergie du système reste constante alors que le potentiel électrique est différent ?
Bon, une bonne nuit là-dessus va sans doute remettre les idées en place.
Sinon, j'espère que quelqu'un va pouvoir m'aider à démêler tout ça (Deedee, Amanuensis, et tous les autres... : ).
En tous cas, à demain pour de nouvelles aventures !

[Amanuensis]

Est-ce que la neutralisation entre une particule et son antiparticule (accompagnée d'une disparition des charges)

électron + positron -> 2 photons

est plus facile à accepter ?

Car alors sa (presque) inversion temporelle

photon + X --> électron + positron + X

(X est une particule massique, inchangée lors de la réaction, nécessaire pour des raisons de conservation de l'énergie-impulsion)

devrait l'être, par réversibilité ; c'est alors la création de deux charges opposées, s'éloignant l'une de l'autre, là où il n'y avait pas de charge.

[Deedee81]

Salut,

Pffff, je suis frustré. Que de messages ! Vous allez trop vite pour moi, je n'arrive plus à suivre.

[ansset]

Je n'arrive toujours pas à comprendre...
Mais la charge (+) est passée de +2/3 à +1 tandis que la charge (-) est passée de -2/3 à -1.

non, parmi les 3 quarks du neutron, il y a un quark de charge -1/3 qui est passé à +2/3 avec émission d'un boson W(-) de charge -1 identique à celle de l'électron.
celui ci ( porteur de l'interaction faible ) a une durée de vie faible et induit la création d'un électron. ( simplification sur les autres aspects : antineutrino .... )
tu n'as pas vu le petit dessin dans le lien que j'ai mis plus haut.?
Je laisse le soin aux autres de compléter ou de formuler autrement, car visiblement, mes paroles ne passent pas.
( manque de confiance ou manque de pédagogie de ma part, peut importe )
Cdt

[ansset]

dans l'idée , c'est comparable à un changement d'état d'énergie d'un électron qui se traduit par l'émission d'un photon.
( ou l'inverse )

[andretou]

non, parmi les 3 quarks du neutron, il y a un quark de charge -1/3 qui est passé à +2/3 avec émission d'un boson W(-) de charge -1 identique à celle de l'électron.
celui ci ( porteur de l'interaction faible ) a une durée de vie faible et induit la création d'un électron. ( simplification sur les autres aspects : antineutrino .... )
tu n'as pas vu le petit dessin dans le lien que j'ai mis plus haut.?
Je laisse le soin aux autres de compléter ou de formuler autrement, car visiblement, mes paroles ne passent pas.
( manque de confiance ou manque de pédagogie de ma part, peut importe )
Cdt

Bonjour Ansset
Un grand merci pour tes efforts persévérants à mon sujet ! Oui, j'ai regardé le dessin de Feynman hier soir, mais je n'y vois hélas pas d'explication sur la variation apparente des charges.
Je suis bien d'accord avec toi sur le rôle du boson dans le processus de désintégration du neutron. Mais le bilan des charges est le même au final (puisque le boson transmet sa charge (-1) à l'électron).
Par ailleurs je me rends compte que j'ai précédemment fait une erreur concernant le bilan des charges :
ETAT INITIAL (neutron) :
charge (+) = 2/3 (le quark up) ;
charge (-) = -1/3 - 1/3 = -2/3 (les deux quarks down) ;
ETAT FINAL (proton + électron + antineutrino) :
charge (+) = 2/3 + 2/3 = 4/3 (les deux quarks up du proton)
charge (-) = -1 - 1/3 = -4/3 (l'électron + le quark down du proton)

Au vu de ce bilan, en passant de l'état initial à l'état final, le système multiplie donc par 2 les charges (+) et les charges (-) !
Pour ma part je n'arrive pas à comprendre pourquoi tu n'es pas d'accord avec ce constat...

[ansset]

Au vu de ce bilan, en passant de l'état initial à l'état final, le système multiplie donc par 2 les charges (+) et les charges (-) !
Pour ma part je n'arrive pas à comprendre pourquoi tu n'es pas d'accord avec ce constat...

c'est que je ne comprend pas ce que tu entends par là. ( les multiplications !)
le fait est qu'il s'agit D'UN seul quark (-1/3) qui devient quark(+2/3) + Boson W(-1). ( ce qui engendre un électron juste après )

[andretou]

Simplement, la charge (+) passe de +2/3 à +4/3 (donc elle double)
tandis que la charge (-) passe de -2/3 à -4/3 (elle double aussi)...

[ansset]

je comprend ce que tu veux dire.
question de présentation en additionnant les charges.
sauf que cela ( de mon point de vue ) est une manière curieuse de présenter les choses, qui n'est pas explicite sur le mécanisme.
( d'autant que tu intègres l'électron dans ton calcul, qui ne fait pas partie du proton )

j'ai du mal saisir un truc, qu'est ce qui te gène in finé ?

[andretou]

je comprend ce que tu veux dire.
question de présentation en additionnant les charges.
sauf que cela ( de mon point de vue ) est une manière curieuse de présenter les choses, qui n'est pas explicite sur le mécanisme.
( d'autant que tu intègres l'électron dans ton calcul, qui ne fait pas partie du proton )

j'ai du mal saisir un truc, qu'est ce qui te gène in finé ?

Ce qui me gêne, c'est qu'il y a création de charge véritablement ex-nihilo lors de la désintégration du neutron !
Pour en revenir à l'idée selon laquelle l'électron (et le proton) seraient présents au sein du neutron, non seulement cette configuration n'est pas interdite par le niveau d'énergie du neutron, mais de surcroît elle ne présente pas cet inconvénient majeur (création de charge ex-nihilo).
Evidemment, ces arguments ont été étudiés par la communauté scientifique, et si la théorie des quarks s'est imposée et continue à faire l'unanimité parmi les physiciens, je voudrais d'autant savoir ce qui invalide l'idée selon laquelle l'électron (et le proton) seraient présents au sein du neutron...

[Deedee81]

Salut,

Simplement, la charge (+) passe de +2/3 à +4/3 (donc elle double)
tandis que la charge (-) passe de -2/3 à -4/3 (elle double aussi)...

J'ai compris. Mais il faudrait que tu écrive un bilan plus complet et plus précis des trois quarks et de l'électron. Ce serait plus clair.

Ce qui compte est le total de la charge. C'est un peu comme le spin. Une particule de spin 0 qui se divise en deux particules de spin 1 (et d'états de spins opposés), c'est à dire des moments angulaires opposés, ça n'a rien d'étrange (c'est même une méthode utilisée pour fabriquer des photons intriqués ). Et c'est facile d'avoir ça avec des objets classiques (deux boules de billards qui se heurtent mais pas de front, avec formation d'un "effet"). Et de même une charge 0 qui se divise en une charge -1 et +1. Ca n'a rien d'étrange. C'est moins visuel car le spin est lié aux symétries de rotations, c'est géométrique et donc assez intuitif, visuel. Par contre la charge est liée à la symétrie interne U(1) de phase, c'est nettement moins visuel. C'est difficile à "imager" mentalement (mais tu peux voir ça comme des ondes en opposition de phase par exemple). Mais ça n'est pas différent des rotations.

Rien d'anormal à avoir ces doublements.

[Deedee81]

On s'est croisé mais ça confirme l'intérêt de ma réponse

[andretou]

Et de même une charge 0 qui se divise en une charge -1 et +1. Ca n'a rien d'étrange.

Mais une telle division de charge n'impacte-t-elle pas nécessairement le potentiel électrique, donc l'énergie du système ?

[coussin]

Mais une telle division de charge n'impacte-t-elle pas nécessairement le potentiel électrique, donc l'énergie du système ?

Bah il faut apporter l'énergie nécessaire pour que le processus se réalise. D'abord, au moins 2mc² et puis un peu plus pour que les charges aient une énergie cinétique non nulle. Avec cette énergie cinétique non nulle, la paire interagissant effectivement via Coulomb peut survivre quelques temps.

[andretou]

Bah il faut apporter l'énergie nécessaire pour que le processus se réalise.

Sauf que dans le cas du neutron, la désintégration (donc la division de charge) se produit sans aucun apport d'énergie.

[coussin]

Oui, je parlais de création de paires.
Dans le cas du neutron, considérez qu'il est déjà "dans un état excité" (le noyau radioactif, instable, par rapport au noyau produit). Pas besoin de lui apporter de l'énergie, de la même manière qu'un atome excité se désexcitant spontanément.

[andretou]

Mais si l'on n'apporte pas d'énergie au système, et si son potentiel électrique varie, comment peut-il y avoir conservation de l'énergie ?

[coussin]

Mais si l'on n'apporte pas d'énergie au système, et si son potentiel électrique varie, comment peut-il y avoir conservation de l'énergie ?

Eh bien je vous laisse le démontrer. (Astuce, les énergies de liaison (ce que vous appelez "potentiel électrique") sont négatives)

[ansset]

Ce qui me gêne, c'est qu'il y a création de charge véritablement ex-nihilo lors de la désintégration du neutron !

c'est encore une façon de présenter les choses.
la présentation via la transformation d'un quark est qu'une particule chargée (-1/3) se scinde en deux charges (2/3) et (-1).

je voudrais d'autant savoir ce qui invalide l'idée selon laquelle l'électron (et le proton) seraient présents au sein du neutron...

l'idée proposée du principe d'Heisenberg est une piste, puisqu'elle semble montrer que l'électron pourrait avoir ( potentiellement ) une vitesse sup à c , s'il était enfermé dans le noyau.
ensuite, outre l'idée, il faut que celle ci soit consistante avec d'autres aspects physiques.
je cites au hasard.
- quel mécanisme l'enfermerait ( le neutron n'a pas de coquille et un electron a une fonction d'onde associée qui lui donne des "libertés" )
les quarks eux , sont liés par l'interaction forte.
- quel serait la nature du noyau dans ton modèle ( hors électron dedans ) , avec d'autres quarks chargés différemment ? ceux même du proton ?
bref, il faudrait quand même un modèle complet.

je ne répond certes que sur tout ce que cela impliquerait, sans un truc très simple et évident prouvant aisément "l impossibilité".
juste en faisant remarquer que ce "modèle" est même contradictoire avec nos observations depuis le temps ou on fait des collisions de particules,

[andretou]

Eh bien je vous laisse le démontrer. (Astuce, les énergies de liaison (ce que vous appelez "potentiel électrique") sont négatives)

Si une charge 0 se divise en +1 et -1 sans apport d'énergie, alors l'énergie totale du système n'est forcément pas la même dans l'état initial et dans l'état final, non ?

[coussin]

Imaginons un proton et un électron dans le neutron (oublions le neutrino un instant). Un proton et un électron, on sait ce que ça peut être. Ils peuvent être libres ou alors être liés. Les états liés, on les connaît bien : ça s'appelle un atome d'hydrogène.
Est-ce que ça ne choque personne de dire qu'un neutron pourrait contenir un atome d'hydrogène ?!
Ou alors, faut inventer un autre état lié proton/électron, un état exotique mais là ça devient du délire digne de la théorie de la licorne rose invisible

[andretou]

c'est encore une façon de présenter les choses.
la présentation via la transformation d'un quark est qu'une particule chargée (-1/3) se scinde en deux charges (2/3) et (-1).

Mais pour pouvoir ainsi se scinder, je me dis qu'il faut bien que le quark aille chercher "quelque part" le +2/3 et le -2/3 qui lui manquent...

[coussin]

Si une charge 0 se divise en +1 et -1 sans apport d'énergie, alors l'énergie totale du système n'est forcément pas la même dans l'état initial et dans l'état final, non ?

Une charge 0 stable ne peut pas se scinder spontanément en +1 et -1. C'est pas possible énergétiquement.
Encore une fois, dans le cas du neutron il y a un apport d'énergie (sous la forme du noyau radioactif instable). Instable veut dire excité. On y a apporté de l'énergie pour créer le noyau radioactif.

[ansset]

tiens, je viens de voir que ton "idée" a été émise et discutée il y a longtemps.
voir ici dans le chapitre : "défaut du modèle proton+electron du noyau"
https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutro...ctron_du_noyau