Radioactivité et hypothèse d'une force cachée

[andretou]

Bonjour à tous
Nous savons que la loi de décroissance exponentielle s'applique non seulement à l'échantillon considéré pris dans son ensemble, mais aussi à tous les "morceaux" de cet échantillon, c'est-à-dire ses sous-ensembles.
Par ailleurs, dans l'hypothèse où la désintégration du noyau radioactif ne serait pas un phénomène purement aléatoire mais serait causée par une force "cachée" (hypothèse a priori la plus raisonnable), alors le moment précis auquel se produit chaque désintégration serait déterminé par ladite force "cachée".

QUESTION : dans l'hypothèse d'une force "cachée" à l'origine de la désintégration, est-il théoriquement possible d'établir pour chaque noyau de l'échantillon un moment précis de désintégration qui respecterait la loi de décroissance non seulement au niveau de l'échantillon dans son ensemble, mais aussi au niveau de tous les sous-ensembles simultanément (sachant que parmi un ensemble de N noyaux, un noyau donné appartient à 2^N-1 sous-ensembles à la fois) ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[pm42]

Par ailleurs, dans l'hypothèse où la désintégration du noyau radioactif ne serait pas un phénomène purement aléatoire mais serait causée par une force "cachée" (hypothèse a priori la plus raisonnable)

Tu peux préciser d'où vient cette hypothèse et pourquoi c'est "à priori la plus raisonnable" ?

[ansset]

Par ailleurs, dans l'hypothèse où la désintégration du noyau radioactif ne serait pas un phénomène purement aléatoire mais serait causée par une force "cachée" (hypothèse a priori la plus raisonnable), alors le moment précis auquel se produit chaque désintégration serait déterminé par ladite force "cachée".

ni vraiment aléatoire ni force cachée.
le phénomène de désintégration beta- par exemple (si tu parles de cela ) est bien connu dans son principe.
( avec échange d'un bozon W, transformation d'un neutron en proton , accompagné de l'émission d'un électron et d'un anti-neutrino ).
donc pas de "variables cachées".
ensuite, comme tout phénomène quantique il a une période/fréquence probabiliste, donc individuellement variable mais globalement connue.

[XK150]

Bonjour ,
Non , pas de " force cachée " .
Le phénomène de désintégration radioactive relève de la mécanique quantique .
Quelle est l'origine fondamentale du caractère aléatoire en mécanique quantique ? La réponse à cette question réglerait le problème .

[A voir en vidéo sur Futura]

[JPL]

Juste une remarque. Comme la désintégration est un phénomène aléatoire la loi de la décroissance exponentielle se vérifie facilement pour les échantillons de masse suffisante et significativement radioactifs, mais quand la radioactivité sur un petit échantillon est très faible on doit faire une mesure intégrée sur un temps suffisant pour que la dispersion statistique soit compensée (on compte le nombre de "coups" enregistrés par le compteur durant le temps de la mesure).

[andretou]

Comme la désintégration est un phénomène aléatoire

Je cherche justement une preuve à cela ! Car pour expliquer ce qui déclenche la désintégration, peut-on écarter l'hypothèse d'une force inconnue qui agirait silencieusement à travers une fluctuation du vide par exemple ?[/QUOTE]

[ansset]

Il n'est pas totalement aléatoire, il obéit, comme toute la physQ a des lois probabilistes.
mais rien ne t'empêche de réécrire toute la physQ avec "ton" idée.
sauf , qu'il sera inutile de l'exposer ici.

[andretou]

ni vraiment aléatoire ni force cachée.
le phénomène de désintégration beta- par exemple (si tu parles de cela ) est bien connu dans son principe.
( avec échange d'un bozon W, transformation d'un neutron en proton , accompagné de l'émission d'un électron et d'un anti-neutrino ).
donc pas de "variables cachées".

Sauf que nous ne savons pas pourquoi la désintégration (beta) se déclenche au moment où elle se déclenche. Qu'est-ce qui détermine ce moment ? Est-ce le pur hasard, ou est-ce une variable (une force) cachée ?
L'objet de ma question est précisément d'explorer l'hypothèse d'une force cachée qui serait à l'origine de ce phénomène, et de tester si cette hypothèse est cohérente.

[ansset]

Un peu de lecture de base.
http://www.laradioactivite.com/site/...adioactifs.htm

[andretou]

Un peu de lecture de base.
http://www.laradioactivite.com/site/...adioactifs.htm

Je connais ce site de qualité, mais on ne sait rien sur le mécanisme-même qui déclenche la radioactivité, et je voudrais savoir si l'on peut légitimement retenir l'hypothèse d'une force ou d'une variable cachée, ou si l'on doit l'écarter.
Et si l'on doit l'écarter, alors pour quelle(s) raison(s) ?
A ton avis, le raisonnement que j'ai exposé dans ma question permet-il de rejeter l'hypothèse d'une force cachée, ou non ?

[ansset]

Il est faux de dire qu'on ne sait rien, car l'origine de l'instabilité des noyaux est connu dans son principe.
il existe des forces totalement antagonistes.
les protons ( de charges électriques opposées devraient de repousser les uns les autres )
mais par ailleurs, les énergies de liaisons entre les nucléons les maintiennent ensemble.
bref , un jeu de forces antagonistes qui ( du fait des comportements probabilistes ) entrainent ( ou pas ) des différences notables de stabilité.
( surtout pour les noyaux lourds ).

[pm42]

Et si l'on doit l'écarter, alors pour quelle(s) raison(s) ?

2 raisons :
- le rasoir d'Occam
- le fait que les inventions sur un forum de gens qui ne connaissent pas le sujet mais ne peuvent pas s'empêcher de vouloir "imaginer" des choses n'ont aucune valeur.

[Sethy]

2 raisons :
- le rasoir d'Occam

Moi aussi, j'y ai pensé

[Sethy]

Et si l'on doit l'écarter, alors pour quelle(s) raison(s) ?

Je pense qu'il est bon de revenir à l'essence même de ce qu'est la Science.

C'est à partir d'observations qu'on propose une théorie. Ensuite, on teste la validité de cette théorie grâce à d'autres observations. Evidemment, une théorie qui parvient à prédire des choses insoupçonnées gagne en crédibilité.

C'est vrai jusqu'à ce qu'un fait expérimental la contredise, ou qu'une autre théorie plus féconde la remplace.

Donc, rien n'empêche de le penser. Le tout est de :
1) construire une théorie
2) proposer une expérience qui infirme la théorie actuelle ou prouve la nouvelle théorie.

Enfin, cette démarche doit idéalement se faire de manière totalement agnostique. Or, dans la formulation même du sujet original, je cite : "Par ailleurs, dans l'hypothèse où la désintégration du noyau radioactif ne serait pas un phénomène purement aléatoire mais serait causée par une force "cachée" (hypothèse a priori la plus raisonnable)", je décèle (peut être à tort) un parti pris.

Je ne dis pas qu'aucune avancée scientifique n'a été faite de la sorte, mais qu'il arrive toujours un moment où on se retrouve acculé et obligé d'utiliser des formules comme "Dieu ne joue pas aux dés !" pour s'en sortir.

[andretou]

Je crois en effet que ma question est mal posée, je vais tenter de la reformuler.
En fin de compte, il ne s'agit que d'un problème mathématique...

Soit un ensemble de 100 éléments, chaque élément étant numéroté de 1 à 100.
Si j'ordonne ces 100 éléments dans l'ordre croissant, et que je choisis de prendre certains éléments, par exemple les éléments pairs, alors je constate que ces 50 éléments pairs suivent une distribution régulière très similaire à la distribution des 100 éléments (les deux suites ont des intervalles réguliers).
Mais si je choisis de prendre par exemple les 25 nombres premiers compris entre 1 et 100, alors la distribution de ces éléments n'est plus comparable à la distribution parfaitement régulière des 100 éléments ou des 50 éléments pairs.
Si maintenant j'ordonne mes 100 éléments dans l'ordre décroissant, je vais rencontrer le même problème de régularité avec le sous-ensemble des nombres premiers.
Idem si je mets d'abord tous les éléments pairs puis les impairs, ou l'inverse. Quel que soit le classement des 100 éléments que je choisis, je crois bien que je vais nécessairement rencontrer de graves problèmes de régularité, que ce soit avec le sous-ensemble des nombres premiers ou avec tout autre sous-ensemble pris au hasard...

Ma question est la suivante : comment dois-je classer mes 100 éléments numérotés pour ne plus avoir de problème de régularité avec aucun des sous-ensembles (de tailles suffisamment grandes) ?

- Si un tel classement existe, alors cela autorise l'existence d'un principe caché qui pourrait théoriquement appliquer ce classement aux noyaux d'un échantillon de matière radioactive et qui générerait ainsi la loi de décroissance à la fois au niveau de l'échantillon et de ses parties.
- En revanche, si un tel classement n'existe pas, alors cela rend impossible l'existence d'un principe caché derrière le phénomène de la désintégration puisque ledit principe caché n'aurait aucun moyen de classer les noyaux pour générer la loi de décroissance à la fois au niveau de l'échantillon entier et de ses parties.

Merci d'avance pour vos contributions et vos remarques.

[Sethy]

A première vue, je dirais que ce qui coince, c'est que dans la désintégration radioactive, il n'y a pas de passé.

N'importe quel moment peut être pris comme l'origine, qu'il y ait une mole d'atomes "radioactif", 100 moles, 0.01 mole ou même un seul atome.

[andretou]

A première vue, je dirais que ce qui coince, c'est que dans la désintégration radioactive, il n'y a pas de passé.

N'importe quel moment peut être pris comme l'origine, qu'il y ait une mole d'atomes "radioactif", 100 moles, 0.01 mole ou même un seul atome.

Je suis d'accord, et c'est justement la preuve que la loi de décroissance s'applique au tout comme aux parties.
Théoriquement, il suffirait de classer tous les noyaux d'un échantillon dans le bon ordre chronologique (de désintégration) pour obtenir exactement le même résultat de décroissance pour l'échantillon comme pour toutes ses parties.
Reste à savoir si mathématiquement un tel classement existe...

[Sethy]

Euh non, pas exactement le même résultat puisque :



La vitesse de disparition est proportionnelle aux nombres d'atomes présents.

[andretou]

Ben, je suis d'accord avec toi ; mais pourquoi toi n'es-tu pas d'accord avec moi ?

[ansset]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Période_radioactive
trop fatiguant à expliquer.

[Sethy]

Ben, je suis d'accord avec toi ; mais pourquoi toi n'es-tu pas d'accord avec moi ?

Pour 3 raisons :
- Tu transformes un problème de physique en un problème de math. Je n'ai pas de problème a priori avec cette démarche, mais ici tu ne démontres pas que les deux points sont exactement équivalents. Donc quelques soient les conclusions de la partie mathématique, cela ne sera pas une preuve pour le problème physique.
- Dans ton raisonnement, il m'a semblé qu'il manquait un facteur important : le temps et c'est ça qui m'a fait réagir.
- Enfin, ce n'est pas parce qu'une proposition est vraie que son contraire est faux, ni l'inverse d'ailleurs.

[XK150]

Cette histoire de classement et de tri ne tient pas debout :
Les noyaux stables sont identiques et indiscernables , les noyaux instables sont tout autant identiques et indiscernables .

[mach3]

Salut,

Une discussion à relire pour remettre dans le contexte et mieux comprendre (peut-être) ce qu'andretou a en tête :
forums.futura-sciences.com/physique/820536-macroscopique-etre-indeterministe-de-phenomenes-quantiques.html

m@ch3

[Deedee81]

Bonjour,

Andretou, tu es assez ancien pour savoir que les théories personnelles ça ne passe pas sur Futura.
Ton histoire de "force cachée" : tu oublies. Merci,
Après, que tu essaies de comprendre, très bien, mais ça doit se limiter à ça.

Dans le message 6 tu demandes une preuve du caractère aléatoire des désintégrations radioactives. Même si les autres ont très bien répondu, je déconseille de chercher ça dans le domaine de la physique du noyau : c'est beaucoup trop complexe. Comme essayer d'apprendre à être topographe en commençant par le sommet de l'Everest.

Le mieux pour comprendre est d'étudier simplement la mécanique quantique, la base quoi. Je te conseille largement le cours de Feynman qui se lit (presque) comme un roman.
Là tu auras déjà une description du caractère aléatoire des transitions quantiques : par exemple lorsqu'un électron se désexcite dans un atome ou lorsqu'il traverse ou pas une barrière par effet tunnel.
Inutile de rappeler que la MQ est une théorie plus que bien validée par l'expérience et ce sous tous ses aspects, dans les moindres recoins et avec une précision extrême.
Pour ce qui est des processus aléatoire sans mémoire, un petit détour par ici peut être utile : https://fr.wikipedia.org/wiki/Perte_...abilit%C3%A9s)
Enfin, tu pourras terminer dans un article expliquant les processus radioactif, par exemple celui de l'Encyclopedia Universalis est plutôt bien mais ce n'est pas le seul, où on explique comment on modélise les noyaux et comment un processus de désintégration radioactive se comporte comme l'effet tunnel (par exemple, passage d'une particule alpha de l'intérieur vers l'extérieur à travers la barrière de potentiel due à l'interaction nucléaire).

Bon courage (c'est beaucoup de travail, l'Everest, ça demande une longue préparation ) et s'il te plaît, fait attention de rester dans les clous.

Merci,

[Archi3]

QUESTION : dans l'hypothèse d'une force "cachée" à l'origine de la désintégration, est-il théoriquement possible d'établir pour chaque noyau de l'échantillon un moment précis de désintégration qui respecterait la loi de décroissance non seulement au niveau de l'échantillon dans son ensemble, mais aussi au niveau de tous les sous-ensembles simultanément (sachant que parmi un ensemble de N noyaux, un noyau donné appartient à 2^N-1 sous-ensembles à la fois) ?

Merci d'avance pour vos réponses

pour en revenir à la question, bien évidemment que si on savait à l'avance le moment où se désintégreraient les noyaux, on pourrait choisir des sous-ensembles qui ne satisfont pas la loi de décroissance : il suffit par exemple de sélectionner tous les noyaux qui se désintègrent entre 10 et 11 s, et dans l'échantillon , tous les noyaux se désintégreraient entre 10 et 11 secondes ! mais si on choisit les échantillons au hasard, la loi des grands nombres nous dit que statistiquement, tout échantillon aléatoire suivrait la loi statistique de décroissance, et ceci même si l'instant est prédeterminé (mais inconnu). Autrement dit ce qui compte ce n'est pas le caractère aléatoire ou déterminé, mais c'est le fait d'avoir l'information (ce qui n'est possible que si c'est déterminé mais pas "caché"). Avec des variables déterminées mais vraiment cachées, on ne peut pas faire la différence. Il faut aller vers des expériences plus complexes de corrélation (inégalités de Bell) pour mettre en évidence des différences de comportement suivant qu'il y a des variables cachées ou pas.

[Amanuensis]

Sethy fait remarquer:

Je pense qu'il est bon de revenir à l'essence même de ce qu'est la Science.

C'est à partir d'observations qu'on propose une théorie. Ensuite, on teste la validité de cette théorie grâce à d'autres observations.

Appliquons cela, au lieu de taper sur andretou. Est-ce quelqu'un peut justifier l'affirmation suivante:

Le phénomène de désintégration radioactive relève de la mécanique quantique .

(À un sens autre que «tout relève de la mécanique quantique», ou même «tout ce qui concerne la physique du noyau relève de la mécanique quantique».)

(Et avec des arguments précis, pas genre «faut aller étudier la physique du noyau».)

Qu'a-t-on comme information (observation, expérience, ...) sur la désintégration radioactive spontanée autre que la constatation statistique d'une loi sans mémoire?

Parce que s'il n'y en a pas, quelle serait la théorie basée sur la seule observation des stats qui permet d'affirmer «cela relève de la mécanique quantique», autrement que par des principes généraux?

[Deedee81]

Salut,

Tu veux parler d'une confirmation expérimentale ?
En dehors des confirmations a postériori (confirmation expérimentale des modèles), je n'en vois pas.

Mais la question est intéressante car un noyau est un objet intrinsèquement très complexe (et on sait bien que dans ce cas, les comportements classiques ne sont plus très loin (*)) et en plus on aime bien avoir des confirmations expérimentales .

Si quelqu'un a des infos là-dessus (par exemple, on sonde les noyaux avec des particules : neutrons, électrons,.... Est-ce qu'il y aurait quelque chose de ce côté là ???) c'est le bienvenu.

Attention, montrer que des noyaux donnent des interférences dans une expérience de Young ne répondra pas à la question d'Amanuensis (ça ne prouve pas que la mécanique interne nécessite la MQ (*)).

(*) Le modèle de la goute liquide, pas génial mais donnant déjà des résultats, est un modèle classique !

[Deedee81]

Ah ! Je crois que j'en ai une, au moins en partie :

Les niveaux d'énergie du noyau sont quantifiés (voir les modèles dit en couche, avec les fameux nombres magiques).
Ce qui peut se mesurer en étudiant de nombreux noyaux différents et leurs transmutations ainsi que les états excités (noyaux déformés).
Et leur répartition obéit à la mécanique quantique (comme les électrons dans un atome).

Je ne sais pas si c'est suffisant pour dire que le noyau est typiquement quantique (et en particulier la désintégration).

[FC05]

Bonjour à tous
Nous savons que la loi de décroissance exponentielle s'applique non seulement à l'échantillon considéré pris dans son ensemble, mais aussi à tous les "morceaux" de cet échantillon, c'est-à-dire ses sous-ensembles.

Pas d'accord, prends un échantillon de faible activité et fait la mesure*. Tu constatera de très fortes variations du dN/dt.
Donc NON, on ne peut pas découper impunément l'échantillon, il faut qu'il reste suffisamment gros pour la statistique soit respectée.

Donc NON nous savons pas que ...



* Je me permet parce que moi, je l'ai fait ...

[andretou]

Il faut aller vers des expériences plus complexes de corrélation (inégalités de Bell) pour mettre en évidence des différences de comportement suivant qu'il y a des variables cachées ou pas.

Concrètement, quelle expérience pourrait-on envisager pour démontrer qu'il y a ou qu'il n'y a pas de variables cachées derrière la radioactivité ?
C'est-à-dire : quelle expérience pourrait-on envisager pour démontrer que le déclenchement de la désintégration est provoqué par une force cachée ou non ?