Masse du photon

[MR88]

Théoriquement la masse du photon est nulle (<10^-54 ''valeur expérimental'').
Comment peut-on démontrer que m_photon=0 'théoriquement'?
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[coussin]

Je ne comprends pas "démontrer théoriquement"...
La théorie prédit que le photon a une masse nulle. Y a rien à démontrer, ça sort de la théorie.

[ThM55]

Oui et non. Ca dépend. On peut déduire que la masse du photon est nulle à partir du postulat de l'invariance de jauge. Un terme de masse n'est en effet pas invariant de jauge. J'admets volontiers que c'est discutable, (pourquoi donner un tel statut à l'invariance de jauge? seule l'expérience compte, etc), et je ne souhaite pas du tout entamer une polémique à ce sujet .

[JPL]

Rappel de la charte du forum :

La courtoisie est de rigueur sur ce forum : pour une demande de renseignements bonjour et merci devraient être des automatismes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[MR88]

Bonsoir !

Y a rien à démontrer

tout est à démontrer

je suis sûre qu'il existe des essais plus claire que ça.

Merci.

[MR88]

je ne souhaite pas du tout entamer une polémique à ce sujet.

pourquoi pas? ici, ç'est vraiment une occasion discuté tout nos pensées avec des pro !!!

[albanxiii]

pourquoi pas? ici, ç'est vraiment une occasion discuté tout nos pensées avec des pro !!!

Si vous commenciez par exposer vos vues sur l'invariance de jauge en électrodynamique quantique ? Histoire d'être sur que tout le monde part du même niveau et que personne ne va perdre son temps en expliquant des trucs à une personne qui n'a ni les moyens ni la volonté d'acquérir les moyens de les comprendre ?

[Deedee81]

Salut,

Ce n'est pas démontrable. Toute démonstration, sans exception, part d'hypothèses. C'est vrai dans toutes les branches de la science et aussi en mathématique.
Une démonstration n'a donc de validité que celle de ses hypothèses.
Par exemple, dans ton message 5, tu pars de l'équation d'onde : ce qui est une hypothèse. Tu ne peux pas prouver qu'elle est absolument exacte.
Tu pourrais d'ailleurs partir des équations de Proca (équivalent EM pour photons massifs) et "prouver" que le photon a une masse !!!

Si on part des hypothèses habituelles de l'électrodynamique on trouve une masse nulle. Mais ça, ce n'est vrai que si ces hypothèses sont justes.

La seule et unique chose qui permet de trancher est l'expérience (comme toujours en science dont la Méthode Scientifique est aussi appelée Méthode Expérimentale).
Et là, tout ce que l'expérience peut nous dire c'est que cette masse est inférieure à 10^-54 kg, ce qui n'est déjà pas si mal comme précision, c'est beaucoup plus petit que la masse supposée des neutrinos (on sait qu'ils ont une masse à cause de certaines de leurs propriétés comme l'oscillation des saveurs) pour lesquels on n'a aussi qu'une borne supérieure mais des milliards de fois plus grande que celle du photon.

Cette limite sur la masse donne aussi une limite sur les hypothèses, extrêmement sûres (sans être démontrées).
Sans compter que l'invariance de jauge est tellement importante (voir messages de ThM55 et Albanxiii) en théorie quantique des champs qu'on aurait bien du mal à imaginer qu'elle soit violée.
Par exemple, la théorie électrofaible, extrêmement bien validée expérimentalement, et très élégante, fait dériver les interactions électromagnétiques et faibles d'une symétrie unique et d'un mécanisme de brisure de symétrie (associé au Higgs) donnant la masse des bosons de jauge W et Z, hors cette brisure de symétrie ne "marche" qu'avec certaines symétries et il reste ainsi une symétrie résiduelle, dite U(1), celle du photon sans masse. Un violation de cette symétrie serait franchement surprenante (d'autant qu'elle est liée à la conservation de la charge électrique).

Mais cela ne constitue à nouveau pas une preuve, seulement un ensemble d'indications théoriques (et expérimentales) extrêmement fortes.

pourquoi pas? ici, ç'est vraiment une occasion discuté tout nos pensées avec des pro !!!

Attention, pas toutes nos pensées. Tu as signé une charte en t'inscrivant. Mais tu ne l'as pas lu (imprudent, une telle signature a valeur légale, un ne nos ministres qui avait fait ça a reçu une fessée publique ). Le point 6 précise que les théories personnelles n'ont pas leur place sur Futura. C'est un forum de vulgarisation des théories validées (par des publications dans les revues à comité de lecture reconnues par la communauté scientifique) et aussi d'aides (étudiants pour des devoirs, bricoleurs ayant besoins d'aide, dépannage,...).

Donc, on peut poser des questions sur les photons, sur leur masse, demander des explications. Qu'on donne volontiers. Mais pas présenter de "théorie qui prouverait que les photons ont ou pas une masse".

[coussin]

Définition de la masse en relativité : m²c⁴=E²-p²c². Application à un photon qui a E=pc. Conclure.

[Deedee81]

Définition de la masse en relativité : m²c⁴=E²-p²c². Application à un photon qui a E=pc. Conclure.

Ca ne peut constituer non plus une preuve.

Si la masse du photon est x, beaucoup plus petit que 10^-54 kg, alors tout ce que tu peux dire est que pour le photon :
p = sqrt(E^2-x^2c^4)/c ~ E/c - xc/2
Et tant donné la petitesse de x, bien malin celui pourrait expérimentalement vérifier l'écart à la relation p = E/c

[coussin]

Il n'est pas question ici du rapport avec l'expérience. Le message #1 demande d'où sortent, dans la théorie, que la masse du photon est nulle. Je réponds qu'il suffit d'appliquer la formule définissant la masse au photon.

[Deedee81]

Il n'est pas question ici du rapport avec l'expérience. Le message #1 demande d'où sortent, dans la théorie, que la masse du photon est nulle.

Ben non, relit ce qu'il dit. Tout d'abord il donne la limite expérimentale. Ensuite il ne demande pas d'où ça vient, mais comment le démontrer. Ce qu'il tente dans le message 5.

Je réponds qu'il suffit d'appliquer la formule définissant la masse au photon.

Ce que tu expliques dans ton message 9. En effet, tu appliques (pour passer de la première à la deuxième formule) le fait que m = 0, pour aboutir à E = pc qui montre que m = 0. C'est tautologique et ça n'explique pas d'où vient le fait que la masse est nulle.

Je pense que si on veut expliquer d'où ça vient (sans le démontrer, j'insiste : c'est impossible) est d'expliquer (au moins dans les grandes lignes) l'électromagnétisme classique, les propriétés d'où ça découle (comme le théorème de Gauss et l'absence de Monople, l'induction de Faraday,...), l'invariance de jauge et son importance et de là le fait que les ondes EM se déplacent à la vitesse limite c. Et donc de là, quantification et relativité oblige, pourquoi cela conduit à une masse nulle.

Mais :
- ça prendrait pas mal de lignes pour bien décrire ça, beeek sur un forum
- je ne suis pas sûr que MR88 ait le niveau pour comprendre, il faudrait qu'il précise le niveau des réponses attendues. Ce n'est pas clair (par exemple, la démo qu'il donne, c'est clairement un copier-coller, impossible de savoir si ça vient de lui).
- je ne crois pas que ce qu'il attend est une explication de pourquoi on choisi la masse nulle pour le photon. Il a clairement parlé de démontrer. Mais là aussi il faudrait qu'il précise. Il pourrait très bien avoir mal choisi ses mots.

Laissons, le temps au temps, il semble être du genre à se connecter tard le soir

[MR88]

la démo qu'il donne, c'est clairement un copier-coller, impossible de savoir si ça vient de lui

Les seuls choses qui sont copier-coller sont les rédactions plus précisément les lettres , j'aime les opérateurs , les symboles, est surtout les chiffres , mais malheureusement je suis très loin des lettres ( la masse de ma langage=0 Kelvin ).
autrement dit vous pouvez facilement montrer que les phrases que je les utilises sont copier coller , par contre tous les passages mathématique non plus

tard le soir

car c'est le temps de parler avec ''coussin''

et pour la charte ou je peux la trouver je veux la lire , ça va prendre entre 5-10 jours mais pas grave

[Deedee81]

et pour la charte ou je peux la trouver je veux la lire , ça va prendre entre 5-10 jours mais pas grave

http://forums.futura-sciences.com/an...sabilites.html

Pour le reste, tu aurais quand même pu répondre aux questions qui t'ont été posées. Ne fut-ce que par politesse (sinon par intérêt pour cette discussion) :
- Quel est ton niveau dans le domaine que tu abordes (niveau scolaire ou autre) ?
- Est-ce que tu cherches vraiment une démonstration ou bien seulement pourquoi on a choisi de poser m=0 pour le photon ?

[Stan_94]

Bonjour,
je ne voudrais pas faire du hors sujet, mais ma première reéaction à la lecture de se sujet était de dire que si le photon n'avait pas une masse nulle, alors les ondes électromagnétiques n'irait pas à la vitesse "c"... Mais je devine que c'est beaucoup plus compliqué que ça et que je me trompe quelque part...

Bonne journée à toutes et tous.

[MR88]

- Quel est ton niveau dans le domaine que tu abordes (niveau scolaire ou autre) ?

premier cycle universitaire, domaine physique (je n'arrive pas a prendre la licence pour le moment car je ne peux pas comprendre ni les prof. ni les cours, ni les examens et ni le programme c'est grave non? )

- Est-ce que tu cherches vraiment une démonstration ou bien seulement pourquoi on a choisi de poser m=0 pour le photon ?

pourquoi on a choisi de poser m=0 et est ce qu'il existe une démonstration ou non?

[Deedee81]

je ne voudrais pas faire du hors sujet, mais ma première reéaction à la lecture de se sujet était de dire que si le photon n'avait pas une masse nulle, alors les ondes électromagnétiques n'irait pas à la vitesse "c"... Mais je devine que c'est beaucoup plus compliqué que ça et que je me trompe quelque part...

Non, tu ne te trompes pas. Mais même avec une masse (inférieure à 10^-54 kg) il irait à une vitesse si proche de 'c' qu'on serait incapable de le mesurer.
On a déjà ça avec les neutrinos qui sont probablement plus massifs que ça (une des meilleurs estimations a été donnée par la supernovae SN 1987a par la mesure de l'arrivée des neutrinos et de la lumière sur Terre).

premier cycle universitaire, domaine physique

D'accord, merci,

(je n'arrive pas a prendre la licence pour le moment car je ne peux pas comprendre ni les prof. ni les cours, ni les examens et ni le programme c'est grave non? )

Grave ? Non. Mais c'est sûr que c'est assez ennuyant.

pourquoi on a choisi de poser m=0

On a déjà partiellement répondu.
Va voir l'article wikipedia sur l'électromagnétisme. Tu verras que les équations de Maxwell dérivent de propriétés physiques expérimentales (exemple : l'induction de Faraday) et ces équations disent "m=0" ou au pire "très très très très petit". Donc, on a naturellement posé m=0.
Tu verras aussi l'importance de l'invariance de jauge (qui serait violée par un photon massif)

S'il y a des choses que tu ne comprends pas dans cet article, pose les questions ici.

et est ce qu'il existe une démonstration ou non?

Ca, ça a déjà été répondu : non, il est impossible de le démontrer. Tout ce que tu peux faire c'est poser des hypothèses, voir si cela conduit à m=0 et vérifier expérimentalement ces hypothèses.