Comment interpréter la nature des objets en physique ?

[Deedee81]

Je répond juste sur un point.

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

Coussin répondait sur la masse associée.

Mais sinon la réponse est non. Le potentiel électrique ne dépend que de la charge totale (sauf à écarter les charges, mais ça c'est pas instantané).
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[andretou]

Le potentiel électrique ne dépend que de la charge totale (sauf à écarter les charges, mais ça c'est pas instantané).

Est-ce à dire qu'un système doté d'une charge q peut théoriquement se diviser en deux entités de charge q-1 et q+1 sans apport d'énergie ?

[andretou]

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

Merci Ansset !
On découvre en effet :
Depuis 1920, Rutherford, en effet, avait émis l’hypothèse de l’existence du neutron comme une association proton-électron. Cependant l'explication des propriétés nucléaires oblige de reconnaître que le neutron est plutôt une particule aussi élémentaire que le proton.
Il est frustrant que l'article ne précise pas de quelles propriétés nucléaires il s'agit...

[Deedee81]

Est-ce à dire qu'un système doté d'une charge q peut théoriquement se diviser en deux entités de charge q-1 et q+1 sans apport d'énergie ?

Ah que non !

en q/2-1 et q/2+1 ou en q+1 et -1 (c'est notre cas ici), ou tout autre répartition dont le total fait q.
Là, oui, ça peut se faire théoriquement sans énergie (je dis théoriquement car il y a toujours une partie massive ou sans masse mais avec une certaine fréquence => h.nu).Par contre écarter les charges coûte de l'énergie (mais elle est largement suffisante dans la désintégration bêta).

[Deedee81]

Il est frustrant que l'article ne précise pas de quelles propriétés nucléaires il s'agit...

Bonne question. On pourrait intuitivement penser au fait que le neutron n'a que deux états de spins (comme le proton), ce qui (principe d'exclusion) conduit aux modèles en couche (un peu comme les orbitales des électrons, c'est le même principe mais dans le noyau). Alors qu'avec un état lié il pourrait avoir plus d'états internes. Mais ce raisonnement intuitif est faux car si la liaison est très forte, à "faible" énergie, le lien sera dans l'état de base et le neutron n'aura quand même que deux états !!!!!!

Donc, je suis curieux aussi.

Grumpf, là aussi (wikipedia) ils parlent du principe d'incertitude. Mais il n'y a pas les références qu'il faudrait.

Si quelqu'un a des références pour ces explications de wikipedia, c'est le bienvenu. Merci,

[andretou]

Si je comprends bien, on doit admettre le principe de création de charge véritablement ex-nihilo ?
Existe-t-il des exemples de ce phénomène dans la nature, hormis la désintégration du neutron ?

[Deedee81]

Si je comprends bien, on doit admettre le principe de création de charge véritablement ex-nihilo ?

La charge totale est constante. Il n'y a pas création de charge.

Et le fait d'avoir une séparation en +- à partir de 0, n'a rien d'étrange, c'est exactement comme pour un système sans rotation se séparant en deux parties tournant dans des sens opposés (le moment angulaire reste nul). La charge est une propriété liée aux symétries (de phase) exactement comme le spin est lié aux symétries (de rotation).

Et ce lien entre charge est symétrie est très clair, la démonstration se trouve dans tout bon bouquin de théorie quantique des champs Je renvoie ici au bouquin car c'est trop long et technique pour expliquer simplement, il faut connaitre le théorème de Noether, les équations relativistes des particules chargées et les conséquences de l'invariance de jauge locale qui en plus de donner le champ électromagnétique donnent le couplage correct entre ce champ et la charge (ce qui est évidemment confirmé expérimentalement ou alors on compare à Maxwell).

Pas besoin de l'admettre, suffit de l'étudier pour le vérifier.

Existe-t-il des exemples de ce phénomène dans la nature, hormis la désintégration du neutron ?

La transformation d'un photon en une paire électron-positron par exemple.
(ou le processus inverse, l'annihilation)

[andretou]

La transformation d'un photon en une paire électron-positron par exemple.
(ou le processus inverse, l'annihilation)

Si j'ai bien compris, on ne peut donc pas dire qu'il y a ici création de charges (puisque la charge totale est constante)... C'est correct ?

[Amanuensis]

Bonne question. On pourrait intuitivement penser au fait que le neutron n'a que deux états de spins (comme le proton)

Nombre infini, pas que deux.

[Amanuensis]

Et ce lien entre charge est symétrie est très clair

Si vous le dites...

(Notons que dans l'affaire, il n'y a pas que la charge électrique ; il y a aussi la charge leptonique qui doit être conservée.)

il faut connaitre le théorème de Noether

À ce que j'en comprends le théorème de Noether ne s'applique qu'aux symétries continues (groupes de Lie) et implique des quantités conservées continues, pas discrètes comme la charge électrique.

La transformation d'un photon en une paire électron-positron par exemple.
(ou le processus inverse, l'annihilation)

Déjà cité, mais il semble que ce fil soit conçu comme un dialogue à deux. (Non, ce n'est pas un pléonasme.)

[ansset]

(Notons que dans l'affaire, il n'y a pas que la charge électrique ; il y a aussi la charge leptonique qui doit être conservée.)

d'où l'antineutrino non ?

Déjà cité, mais il semble que ce fil soit conçu comme un dialogue à deux. (Non, ce n'est pas un pléonasme.)

"conçu comme" qu'est ce à dire ?
qu'y puis je ? si je fus presque le seul à essayer de répondre.
drôle de remarque difficile à interpréter.

[Amanuensis]

d'où l'antineutrino non ?

Oui

drôle de remarque difficile à interpréter.

Absence de réponse au message #98 par exemple.

(Si on regarde les messages, il apparaît qu'Andretou ne «discute» principalement qu'avec une personne à la fois, qui change de temps en temps.)

[ansset]

(Si on regarde les messages, il apparaît qu'Andretou ne «discute» principalement qu'avec une personne à la fois, qui change de temps en temps.)

effectivement.
je comprend mieux la remarque.
merci pour l'explication.

[andretou]

Absence de réponse au message #98 par exemple.

(Si on regarde les messages, il apparaît qu'Andretou ne «discute» principalement qu'avec une personne à la fois, qui change de temps en temps.)

Tu as raison, mais ne m'en veux pas Amanuensis ! Je suis sincèrement désolé pour cette incorrection, tant auprès de toi qu'auprès de tous ceux qui ont apporté des commentaires et auxquels je n'ai pas répondu sur le moment (bien que je les ai vus), après quoi la discussion évolue et il est difficile de revenir en arrière, ce qui est frustrant pour tout le monde...
Mais oui, en effet, mes capacités de concentration me limitent hélas à une seule idée à la fois (je suis incapable de participer activement à plusieurs discussions en même temps contrairement à toi), et c'est la seule raison pour laquelle je te donne l'impression de privilégier certains interlocuteurs plutôt que d'autres.

[Deedee81]

Salut,

Ne nous énervons pas. La discussion est rapide (on est déjà à 135 messages) et avec de nombreux intervenants. Moi-même, n'étant pas toujours là et n'ayant pas toujours le temps, je ne sais pas toujours répondre à tout (et pas toujours avec suffisamment de détails, je vais trop vite ).

Il n'y a pas de mal.

Mais ça veut dire aussi que le (sous-)sujet est intéressant

[andretou]

La charge totale est constante. Il n'y a pas création de charge.

Lors de la désintégration du neutron, il y a cependant accroissement des charges (+) et (-), n'est-ce pas ?
Quelle est la différence entre accroissement et création ?
Par ailleurs, l'exemple des deux photons qui engendrent un électron et un positron est-il un exemple de création de charge ? Pourtant la charge totale reste constante...
Pourrais-tu STP préciser ce qui différencie l'accroissement de charge lors de la désintégration du neutron et la création de charge par deux photons ?

[Amanuensis]

Lors de la désintégration du neutron, il y a cependant accroissement des charges (+) et (-), n'est-ce pas ?
Quelle est la différence entre accroissement et création ?
Par ailleurs, l'exemple des deux photons qui engendrent un électron et un positron est-il un exemple de création de charge ? Pourtant la charge totale reste constante...

Je ne comprends pas bien le vocabulaire et la question.

Dans tous les cas la somme des charges est inchangée. Par contre le nombre de particules de charge non nulle peut augmenter (ou diminuer), ce qu'on peut décrire comme «création de charge» ou «accroissement des charges» (sous-entendu donc «accroissement du nombre de particules porteuses de charge non nulle»).

Le point essentiel est que la somme des charges (signées) reste inchangée.

[Deedee81]

J'ai le même problème de vocabulaire qu'Amanuensis !!!

Mais je crois que je comprend :

Pourrais-tu STP préciser ce qui différencie l'accroissement de charge lors de la désintégration du neutron et la création de charge par deux photons ?

Voir mon exemple des deux corps qu tournent. On va faire plus simple.

Imagine deux astronautes qui se serrent dans les bras l'un de l'autre, sans tourner. Puis ils se poussent pour s'écarter, mais de manière asymétrique (disons qu'ils poussent avec leur bras gauche uniquement). Ils vont alors s'écarter en tournant, mais chacun dans un sens opposé. Chacun tourne, mais le moment angulaire total reste nul.

Je suppose que cela ne te pose pas de problème, n'est-ce pas ? Appelle cela création, accroissement, comme tu veux.

Maintenant imagine que nos deux astronautes sont des ondes (des astronautes qui vibrent ) et se séparant ils "poussent" afin de provoquer un déphasage. L'un se déphase de disons -90° l'autre de +90°. La phase totale restant de 0. Ca ne te pose pas de problème ? (à part le fait que des astronautes vibrant hein , mais on peut passer aux vagues, une vague qui se brise en deux bagues déphasées, ou mieux, aux particules, les particules quantiques étant des ondes, toujours, toutes, bien que ce ne soit pas des ondes classiques (*) comme les vagues, et qui sont d'ailleurs d'écrites par une fonction d'onde, ce n'est pas pour rien).

Maintenant, on a une loi de respect des symétries pour les rotations (symétrie notée O(3) par les mathématiciens) et pour la phase (notée U(1)). Et le théorème de Noether dit que "à toute symétrie continue est associée une quantité conservée"). Et on a donc deux quantités conservées : le moment angulaire/spin et la charge électrique (j'avais expliqué comment on sait que c'est la charge électrique).

Tu as tout là. Peu importe le nom que tu donnes à ces bouzins.

(*) pour trois raisons qu'on peut résumer à l'extrême : quantification, intrication, interactions ponctuelles.

[andretou]

Je ne comprends pas bien le vocabulaire et la question.

Dans tous les cas la somme des charges est inchangée. Par contre le nombre de particules de charge non nulle peut augmenter (ou diminuer), ce qu'on peut décrire comme «création de charge» ou «accroissement des charges» (sous-entendu donc «accroissement du nombre de particules porteuses de charge non nulle»).

Le point essentiel est que la somme des charges (signées) reste inchangée.

Ce que je veux dire, c'est qu'en comptabilité, ce n'est pas du tout la même chose que d'avoir au bilan 0 à l'actif et au passif ou 1000 à l'actif et au passif. Même si, dans les deux cas il y a équilibre de l'actif et du passif (comme pour les charges avant et après la désintégration du neutron).
Si je comprends bien, pour un physicien il n'y a donc rien de choquant dans le fait qu'un bilan des charges passe comme ça, comme par magie (c'est-à-dire sans aucune variation d'énergie), de 0-0 à 1000-1000, ou l'inverse (inutile de dire qu'en comptabilité c'est inconcevable !) ?

[andretou]

J'ai le même problème de vocabulaire qu'Amanuensis !!!

Mais je crois que je comprend :



Voir mon exemple des deux corps qu tournent. On va faire plus simple.

Imagine deux astronautes qui se serrent dans les bras l'un de l'autre, sans tourner. Puis ils se poussent pour s'écarter, mais de manière asymétrique (disons qu'ils poussent avec leur bras gauche uniquement). Ils vont alors s'écarter en tournant, mais chacun dans un sens opposé. Chacun tourne, mais le moment angulaire total reste nul.

Je suppose que cela ne te pose pas de problème, n'est-ce pas ? Appelle cela création, accroissement, comme tu veux.

Maintenant imagine que nos deux astronautes sont des ondes (des astronautes qui vibrent ) et se séparant ils "poussent" afin de provoquer un déphasage. L'un se déphase de disons -90° l'autre de +90°. La phase totale restant de 0. Ca ne te pose pas de problème ? (à part le fait que des astronautes vibrant hein , mais on peut passer aux vagues, une vague qui se brise en deux bagues déphasées, ou mieux, aux particules, les particules quantiques étant des ondes, toujours, toutes, bien que ce ne soit pas des ondes classiques (*) comme les vagues, et qui sont d'ailleurs d'écrites par une fonction d'onde, ce n'est pas pour rien).

Maintenant, on a une loi de respect des symétries pour les rotations (symétrie notée O(3) par les mathématiciens) et pour la phase (notée U(1)). Et le théorème de Noether dit que "à toute symétrie continue est associée une quantité conservée"). Et on a donc deux quantités conservées : le moment angulaire/spin et la charge électrique (j'avais expliqué comment on sait que c'est la charge électrique).

Tu as tout là. Peu importe le nom que tu donnes à ces bouzins.

(*) pour trois raisons qu'on peut résumer à l'extrême : quantification, intrication, interactions ponctuelles.

Encore merci Deedee !
Ce que je n'arrive quand même pas à concevoir, c'est qu'avoir 2 charges opposées, c'est exactement comme de n'avoir rien du tout (ou plus exactement aucune charge) ???...

[Amanuensis]

Ce que je n'arrive quand même pas à concevoir, c'est qu'avoir 2 charges opposées, c'est exactement comme de n'avoir rien du tout ???...

Non, ce n'est pas pareil! Deux charges opposées sont séparées spatialement, et cette séparation spatiale qui fait toute la différence.

Du moins localement. Car si on se place à une distance très très supérieure à celle de la distance entre les deux charges opposées, c'est effectivement comme avoir rien du tout.

[Deedee81]

Ce que je n'arrive quand même pas à concevoir, c'est qu'avoir 2 charges opposées, c'est exactement comme de n'avoir rien du tout (ou plus exactement aucune charge) ???...

C'est comme avoir nos deux astronautes qui tournent dans des sens différents. Je ne comprends pas pourquoi ça pose problème.
(à moins qu'Amanuensis ait mis le doigt sur ce qui te posait problème ?)

[andretou]

Non, ce n'est pas pareil! Deux charges opposées sont séparées spatialement, et cette séparation spatiale qui fait toute la différence.

Du moins localement. Car si on se place à une distance très très supérieure à celle de la distance entre les deux charges opposées, c'est effectivement comme avoir rien du tout.

Ok. Mais avec l'apparition des deux charges, il y a quand même une énergie potentielle électrique qui est créé et qui n'existait pas précédemment.
De ce fait, l'apparition des charges n'a-t-elle pas quand même produit une variation d'énergie ?

[Amanuensis]

Ok. Mais avec l'apparition des deux charges, il y a quand même une énergie potentielle électrique qui est créé et qui n'existait pas précédemment.
De ce fait, l'apparition des charges n'a-t-elle pas quand même produit une variation d'énergie ?

Dans le contexte l'énergie (au sens relativiste) est une grandeur conservée. Comme les charges, l'énergie est redistribuée. Ni créée ni détruite, juste réorganisée.

Oui, si on prend la création d'une paire particule-antiparticule, une modification importante du champs é-m est créée, avec l'énergie potentielle qui va avec, mais cette énergie est, sous une forme un peu différente, une partie de celle du photon (qui est lui-même une perturbation du champ é-m). (Une autre partie est l'énergie cinétique mutuelle des deux masses, énergie qui est liée au fait qu'elles se séparent spatialement.)

C'est toujours le même thème, introduit tôt dans la discussion, qui veut que ces réactions sont des redistributions de diverses grandeurs conservées (dont, mais pas seulement, la charge é-m et l'énergie).

[Deedee81]

Ok. Mais avec l'apparition des deux charges, il y a quand même une énergie potentielle électrique qui est créé et qui n'existait pas précédemment.
De ce fait, l'apparition des charges n'a-t-elle pas quand même produit une variation d'énergie ?

Pour les rotations aussi.

Il y a bien une différence : le potentiel est étendu. Mais c'est bien ce que c'est : un potentiel, ce n'est que par interaction avec d'autres objets chargés que cela prend son importance. Et là rien de bizarre à avoir un effet étendu.
(et, voir message d'Amanuensis, l'énergie totale reste conservée, les deux potentiels sont opposés)

[andretou]

Dans le contexte l'énergie (au sens relativiste) est une grandeur conservée. Comme les charges, l'énergie est redistribuée. Ni créée ni détruite, juste réorganisée.

Oui, si on prend la création d'une paire particule-antiparticule, une modification importante du champs é-m est créée, avec l'énergie potentielle qui va avec, mais cette énergie est, sous une forme un peu différente, une partie de celle du photon (qui est lui-même une perturbation du champ é-m). (Une autre partie est l'énergie cinétique mutuelle des deux masses, énergie qui est liée au fait qu'elles se séparent spatialement.)

C'est toujours le même thème, introduit tôt dans la discussion, qui veut que ces réactions sont des redistributions de diverses grandeurs conservées (dont, mais pas seulement, la charge é-m et l'énergie).

Alors je suis enfin d'accord (pas trop tôt !) si la modification du champ é-m générée par l'apparition des charges (comme lors de la désintégration du neutron) produit une variation d'énergie (variation par ailleurs compensée, de sorte que l'énergie globale du système est conservée)...

Du coup, on doit avoir là un moyen de prouver que l'électron n'est pas contenu dans le neutron. Car, en tenant compte de l'énergie potentielle électrique, on ne doit pas arriver au même bilan énergétique si l'électron est contenu dans le neutron.
Qu'en pensez-vous ?

[mach3]

Du coup, on doit avoir là un moyen de prouver que l'électron n'est pas contenu dans le neutron. Car, en tenant compte de l'énergie potentielle électrique, on ne doit pas arriver au même bilan énergétique si l'électron est contenu dans le neutron.
Qu'en pensez-vous ?

Que c'est ce qui a été dit quasiment dès le début. La masse du neutron n'est pas compatible avec l'hypothèse qu'il contiendrait un proton et un électron.

m@ch3

[Deedee81]

Car, en tenant compte de l'énergie potentielle électrique, on ne doit pas arriver au même bilan énergétique si l'électron est contenu dans le neutron.
Qu'en pensez-vous ?

Si le potentiel total fait zéro, ça va pas beaucoup aider.
Ceci dit, par sondage pourquoi pas. Mais vu les quarks et gluons dedans, ça risque d'être coton à vérifier (et il faut des énergies énormes (*)).

J'ai potassé les sondages profonds mais.... des noyaux, pas des nucléons.

(*) certains accélérateurs sur cibles faisaient déjà ça (**). Et les calculs sont fait en considérant un modèle de nucléon sans électron dedans. Et ça marche très bien.
Mais là je ne saurais guère expliquer plus avant. J'ai déjà potassé la théorie quantique des champs et la physique des hautes énergie, mais je ne suis pas allé jusqu'au processus dit inclusifs (émission de jets de particules à très haute énergie) que je trouvais trop lourds à étudier.

(**) pas le LHC ni le LEP, ça c'est des collisionneurs, proton - antiproton par exemple pour le LHC (ou avec des ions aussi pour le LHC).

[ansset]

Que c'est ce qui a été dit quasiment dès le début. La masse du neutron n'est pas compatible avec l'hypothèse qu'il contiendrait un proton et un électron.

m@ch3

ha ?
pourtant masse neutron > masse proton + masse electron.
ta remarque doit inclure un autre point, je suppose.

[andretou]

Que c'est ce qui a été dit quasiment dès le début. La masse du neutron n'est pas compatible avec l'hypothèse qu'il contiendrait un proton et un électron.

m@ch3

On a justement calculé que le neutron contient assez d'énergie pour loger un proton, un électron se déplaçant à c, et un antineutrino !...