Onde et particule

[giwot]

Bonjour,
lorsqu'un photon A fait changer un électron de couche, il semble disparaître.
disparaît-il vraiment ou peut-il réapparaître en tant que photon A identique à lui-même ou en tant que photon B différent. en d'autre terme peut-on dire que cette particule (photon A) est immortelle ou peut disparaître définitivement et que l'influence qu'elle a eu sur la matière peut, elle, se manifester sous la forme d'un nouveau photon qui ne serait pas le premier mais qui aurait les même caractéristiques ?
Merci.
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[C2H5OH]

Bonjour,
lorsqu'un photon A fait changer un électron de couche, il semble disparaître.
disparaît-il vraiment ou peut-il réapparaître en tant que photon A identique à lui-même ou en tant que photon B différent. en d'autre terme peut-on dire que cette particule (photon A) est immortelle ou peut disparaître définitivement et que l'influence qu'elle a eu sur la matière peut, elle, se manifester sous la forme d'un nouveau photon qui ne serait pas le premier mais qui aurait les même caractéristiques ?
Merci.

Bonjour,

Un photon peut disparaître....
Par aileurs, il ne faut pas considérer le photon comme une particule classique....Sinon, tu trouveras toujours des paradoxes. La réalité est plus compliquée. Le concept de photon sert juste à dire que les échanges d'énergie se font par paquets...Comme l'euro sert à échanger des biens .... Le photon "immortel? certainement pas pour une "particule" qui a une durée de vie propre nulle !

[invite06459106]

une "particule" qui a une durée de vie propre nulle !

Bah nan, discuté plein de fois sur le forum...

[Deedee81]

Salut,

C'est moins problématique de dire que "le photon est une particule stable" (comme l'électron, le neutrino et probablement le proton, mais... pas le neutron).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite06459106]

C'est moins problématique de dire que "le photon est une particule stable" .

Les guillemets devraient être autour du mot particule (aussi), histoire de différencier que le photon est un concept quantique et uniquement quantique, donc, ce que l'on appelle (par abus de langage, àmha) "particule" quantique n'a rien à voir avec une particule classique, où le concept de particule est valide.

[Deedee81]

Salut,

Les guillemets devraient être autour du mot particule (aussi), histoire de différencier que le photon est un concept quantique et uniquement quantique, donc, ce que l'on appelle (par abus de langage, àmha) "particule" quantique n'a rien à voir avec une particule classique, où le concept de particule est valide.

Ou mieux, dire "particule quantique", mais à part pour un amateur ça fait un peu pléonasme. Après tout la discipline associée à ma remarque s'appelle "physique des particules". Et le concept de stabilité des particules (ou autre) y est très clair.
Pour désigner les "machins classiques" je préfère dire "corpuscule" car là la définition est claire.

[giwot]

Bonjour,

Un photon peut disparaître....
Par aileurs, il ne faut pas considérer le photon comme une particule classique....Sinon, tu trouveras toujours des paradoxes. La réalité est plus compliquée. Le concept de photon sert juste à dire que les échanges d'énergie se font par paquets...Comme l'euro sert à échanger des biens .... Le photon "immortel? certainement pas pour une "particule" qui a une durée de vie propre nulle !

Bonjour et merci de vos réponses.
Je reviens sur le paquet d’énergie.
L’échange d’énergie se fait par paquet non morcelable. A-t-on évalué le nombre de paquet que représente un photon. ?
Cela par rapport au fait qu’un photon rouge a moins d’énergie qu’un photon bleu.
Donc le photon peut disparaitre comme une onde disparait ?
En est-il de même pour les autres particules ?

[Deedee81]

L’échange d’énergie se fait par paquet non morcelable. A-t-on évalué le nombre de paquet que représente un photon. ?

Par définition : un paquet = un photon.

Donc le photon peut disparaitre comme une onde disparait ?
En est-il de même pour les autres particules ?

Oui et oui. En respectant les lois de conservation. Par exemple, la conservation de la charge électrique fait qu'un électron (de charge négative) ne disparait pas comme ça tout seul. Par contre, s'il rencontre un positron (de charge positive) : zapppp (avec émission de deux ou trois photons, si leur vitesse initiale n'est pas trop grande).

[giwot]

Le photon bleu a plus d’énergie que le photon rouge. Si le paquet est le photon, le paquet rouge est différent du paquet bleu ?

Pour ce qui est des particules élémentaires, leur comportement est plus proche de l’onde quant à leur existence. Alors, la matière n’est pas quelque chose de durable, elle peut disparaitre sans laisser de traces d’elle-même. Un électron, un quark, peuvent disparaître et si d’autre électrons ou quark apparaissent, il n’auront aucun lien avec les précédent ???

[Deedee81]

Le photon bleu a plus d’énergie que le photon rouge. Si le paquet est le photon, le paquet rouge est différent du paquet bleu ?

Oui puisque l'énergie d'un photon/paquet est donnée par h.nu = la constante de Planck fois la fréquence.

Pour ce qui est des particules élémentaires, leur comportement est plus proche de l’onde quant à leur existence. Alors, la matière n’est pas quelque chose de durable, elle peut disparaitre sans laisser de traces d’elle-même

Non, pas sans laisser de trace. Voir le message précédent où je l'expliquais. Il y a des lois de conservation. Ces mêmes lois impliquent la stabilité des particules les plus légères : photon, électron, neutrino, quarks u et probablement du proton. Mais :

Un électron, un quark, peuvent disparaître et si d’autre électrons ou quark apparaissent, il n’auront aucun lien avec les précédent ???

Oui et non. Lors de collision très violentes, on peut avoir disparition des particules initiales et création de tas de particules (éventuellement différentes ou semblables à celles d'origine).
Mais il y a bien un lien : les lois de conservation. On retrouve dans les particules finales : l'impulsion totale des particules initiales, l'énergie totale, le moment angulaire total, la charge électrique totale, la charge faible, leptonique, baryonique,....

Ca peut dépendre du type d'interaction (par exemple, l'étrangeté = charge étrange, est conservée par les interactions électromagnétiques et nucléaires, mais pas par l'interaction faible, idem pour la parité). Mais la liste ci-dessus est toujours conservée.

Et (on en avait discuté récemment dans un autre fil sur l'effet Compton) dire "l'électron qui entre et l'électron qui sort de la collision, est-ce que c'est le même ?" est une question qui n'a pas de sens à cause du caractère indiscernable des particules élémentaires et à cause de l'indétermination quantique. On peut poser ce genre de question pour des objets quantiques mais physiquement ça n'a pas de sens dans l'étrange monde quantique. La seule question qui a un sens est "est-ce que la charge électrique est conservée durant cette collision" et là, la réponse est oui.

[giwot]

Si je comprends bien pour les paquets d’énergie, à chaque sorte de photon d’énergie différente, il existe un paquet d’énergie différent. Y a-t-il une règle qui différencie un paquet d’un autre (proportionnellement) et un paquet est-il forcément lié à un photon ?
Pour les traces, cela veut dire qu’il y a conservation de l’énergie initiale uniquement. L’électron qui disparait le fait à jamais et l’électron qui peut réapparaître pour le remplacer (pas au sens de prendre la même place) ne peut être chargé que d’une partie du précédent et d’un morceau d’une autre énergie venu d’une autre particule et dans ce sens ne rien avoir « physiquement » avec le précédent, si non posséder une partie de l’énergie initiale ???
Cela semble se passer comme des ondes qui s’additionnent ou se contrarie ?

[Deedee81]

Salut,

Si je comprends bien pour les paquets d’énergie, à chaque sorte de photon d’énergie différente, il existe un paquet d’énergie différent. Y a-t-il une règle qui différencie un paquet d’un autre (proportionnellement) et un paquet est-il forcément lié à un photon ?

Le paquet n'est pas lié au photon. Le paquet EST le photon. C'est deux noms différents pour la même chose.

Pour les traces, cela veut dire qu’il y a conservation de l’énergie initiale uniquement. L’électron qui disparait le fait à jamais et l’électron qui peut réapparaître pour le remplacer (pas au sens de prendre la même place) ne peut être chargé que d’une partie du précédent et d’un morceau d’une autre énergie venu d’une autre particule et dans ce sens ne rien avoir « physiquement » avec le précédent, si non posséder une partie de l’énergie initiale ???
Cela semble se passer comme des ondes qui s’additionnent ou se contrarie ?

Désolé, là je n'ai pas compris grand chose.

[giwot]

Désolé, je revois les questions.
Lorsqu’un photon fait changer un électron de couche, si le photon (paquet d’énergie) est supérieur à la quantité d’énergie nécessaire au changement de couche, que devient l’excédent ?
Pour la particule ex : le quark.
Lorsqu’il disparait, il le fait comme une onde et non comme une particule ?
« On peut poser ce genre de question pour des objets quantiques mais physiquement ça n'a pas de sens »
Ce qui interroge est le fait que le mot particule inspire la notion de concret et qu’au niveau quantique le concret (dans le sens de palpable et non dans le sens de calculable) n’existe pas réellement. Ici la fonction onde semble évincer la fonction particule. Ou doit-on dire le notion d’onde semble évincer la notion de particule ?

[Deedee81]

Désolé, je revois les questions.
Lorsqu’un photon fait changer un électron de couche, si le photon (paquet d’énergie) est supérieur à la quantité d’énergie nécessaire au changement de couche, que devient l’excédent ?

Soit il n'y a pas transition (par exemple, pour exciter le premier état d'un atome de sodium, il faut employer une lumière de couleur orange bien précise, sans ça, rien ne se passe) où l'électron va sur un autre niveau absorbant ainsi plus d'énergie ou, s'il y a assez d'énergie (souvent en UV, en rayon X), l'électron est éjecté, le surplus se retrouvant sous forme d'énergie cinétique.
A plus haute énergie (rayons X, gamma) on peut aussi avoir effet Compton : le photon est diffusé avec un changement de longueur d'onde/fréquence/énergie.

Pour la particule ex : le quark.
Lorsqu’il disparait, il le fait comme une onde et non comme une particule ?

C'est kifkif. Quel que soit le nom qu'on lui donne, une disparition c'est : "yavait quelque chose -> yaplus rien".

« On peut poser ce genre de question pour des objets quantiques mais physiquement ça n'a pas de sens »
Ce qui interroge est le fait que le mot particule inspire la notion de concret et qu’au niveau quantique le concret (dans le sens de palpable et non dans le sens de calculable) n’existe pas réellement. Ici la fonction onde semble évincer la fonction particule. Ou doit-on dire le notion d’onde semble évincer la notion de particule ?

Et bien si, c'est très concret, c'est juste très différent des concepts classiques, ceux qu'on voit dans la vie au quotidien. Notre cerveau n'est pas toujours bien adapté pour visualiser ce genre de chose, l'évolution nous ayant forgé une cervelle adaptée à la vie au quotidien (donc la physique classique). C'est pour ça que pour expliquer, même en vulgarisation, des phénomènes quantiques précis, j'utilise les notations de Dirac : elles sont très pratiques et ne nécessitent pas un gros effort pour comprendre comment elles marchent : https://fr.wikipedia.org/wiki/Notation_bra-ket

Pour moi : la fonction d'onde est la meilleure modélisation (représentation,...) de l'objet que nous appelons "particule".

[giwot]

Bonjour,
Merci encore.
J’ai une question toute bête à poser.
Lorsque l’on parle de la fonction d’onde de la particule on la rapproche de la fonction d’onde dans le monde macroscopique. Hors s’il y a une similitude, les choses ne se passent pas de la même manière.
Dans le monde macroscopique on a des ensembles de particules qui sont en mouvement et qui forme l’onde.
Dans le monde quantique qu’est-ce qui est en mouvement et qui forme l’onde ?
Est-ce plutôt une image « c’est comme une onde macroscopique » qui est bien différente.
Un peu comme l’électron qui gravite autour du noyau comme le fait la terre autour du soleil, avec la grosse différence que la physique qui régit l’un n’a rien à voir avec celle qui régit l’autre ?

[pm42]

Dans le monde quantique qu’est-ce qui est en mouvement et qui forme l’onde ?

Si tu parles de la fonction d'onde, cela n'a rien à voir : elle ne correspond pas à une onde qui se déplace dans l'espace mais évalue une probabilité dans l'espace.

Un peu comme l’électron qui gravite autour du noyau comme le fait la terre autour du soleil, avec la grosse différence que la physique qui régit l’un n’a rien à voir avec celle qui régit l’autre ?

En fait, l'électron ne gravite pas du tout autour du noyau. C'est juste un modèle, celui de Rutherford qu'on a abandonné depuis longtemps mais qui donne une image pratique qu'on trouve encore en vulgarisation.
En quantique, le concept n'a simplement pas de sens.

[giwot]

« Si tu parles de la fonction d'onde, cela n'a rien à voir : elle ne correspond pas à une onde qui se déplace dans l'espace mais évalue une probabilité dans l'espace. »
Donc ce qu’on appelle la fonction d’onde est en réalité l’évaluation d’une probabilité dans l’espace.
Une probabilité de quoi ?

[pm42]

Une probabilité de quoi ?

De présence. https://fr.wikipedia.org/wiki/Fonction_d%27onde
Je cite : "La probabilité de trouver une particule au voisinage de la position r à l'instant t est alors proportionnelle au carré du module de la fonction d'onde ".

[giwot]

Donc si je comprends lorsque l’on parle de fonction d’onde en mécanique quantique, cela n’a rien a voir avec une fonction d’onde classique.
C’est « La probabilité de trouver une particule au voisinage de la position r à l'instant t »
« Si tu parles de la fonction d'onde, cela n'a rien à voir : elle ne correspond pas à une onde qui se déplace dans l'espace mais évalue une probabilité dans l'espace. »
Dans ce cas cela fausse la compréhension intuitive.
Donc c’est plutôt une fonction mathématique.
Alors pourquoi parle-t-on de fonction d’onde ?

[pm42]

Donc si je comprends lorsque l’on parle de fonction d’onde en mécanique quantique, cela n’a rien a voir avec une fonction d’onde classique.

C'est quoi une fonction d'onde classique pour toi ?

Dans ce cas cela fausse la compréhension intuitive.

Il n'y a pas de compréhension intuitive en mécanique classique.

Donc c’est plutôt une fonction mathématique.

C'est une pure fonction mathématique.

Alors pourquoi parle-t-on de fonction d’onde ?

C'est expliqué dans le lien wikipedia.

[Amanuensis]

Donc si je comprends lorsque l’on parle de fonction d’onde en mécanique quantique, cela n’a rien a voir avec une fonction d’onde classique.

En toute généralité c'est correct. Assez évident quand on s'intéresse à un spin par exemple. Une terminologie plus adaptée serait «fonction d'état», ou même tout simplement «état». Le terme «fonction d'onde» est historique, et vient que dans certains cas (ceux étudiés au début), la fonction d'état s'interprète bien comme une onde (par exemple une onde plane pour un photon).

C’est « La probabilité de trouver une particule au voisinage de la position r à l'instant t »

Oui et non. Déjà la probabilité c'est le carré, pas la valeur de la fonction (qui est à valeurs complexes). Ensuite, cette définition ne s'applique que dans certains cas, ceux justement qui ont amené le terme «fonction d'onde».

Plus généralement, la fonction d'état sert à calculer une probabilité en appliquant dessus un opérateur (une observable). Dans le cas d'une fonction d'onde proprement dit, il se trouve que l'opérateur position (plus exactement position où se passe une interaction, e.g., une absorption pour un photon, un choc pour un électron) consiste à prendre le carré (je simplifie). Mais la même «fonction d'onde» permet de calculer la quantité de mouvement, en y appliquant l'opérateur quantité de mouvement. Et quand d'autres opérateurs sont possibles, comme le spin, la fonction d'état ne ressemble plus à celle d'une une onde.

Donc c’est plutôt une fonction mathématique.

C'est plus que ça. Tout en physique peut être dit «mathématique», ou presque. La fonction d'état décrit l'état du système, elle «contient» tout ce qu'on peut observer du système, pas en clair mais via l'application d'opérateurs.

[giwot]

Je reviens sur la fonction d’onde et je profite de votre indulgence.
Il arrive qu’une particule disparaisse en donnant naissance à une autre particule ou plusieurs autres.
Est-il plausible de dire : une particule donne naissance à deux autres particules lors d’une collision par exemple.
Alors cela se passe comme si une onde se diviser en deux autres différentes qui représenteraient ces deux particules. Lorsqu’on le verbalise avec la fonction onde, cela parait plus lisible que lorsque l’on parle de particules au sont par essence indivisible.

[pm42]

cela parait plus lisible que lorsque l’on parle de particules au sont par essence indivisible.

Les particules ne sont pas forcément indivisibles. Par exemple : http://atlas.physicsmasterclasses.or...collisions.htm

[LeMulet]

Est-il plausible de dire : une particule donne naissance à deux autres particules lors d’une collision par exemple.
Alors cela se passe comme si une onde se divisait en deux autres différentes qui représenteraient ces deux particules. Lorsqu’on le verbalise avec la fonction onde, cela parait plus lisible que lorsque l’on parle de particules qui sont par essence indivisibles.

Le problème si vous voulez c'est que lorsque vous faites appel à la notion de particule, vous imaginez qu'il s'agit d'un objet physique fondamental, qui par nature serait déterminé indépendamment de son environnement.
C'est ce que les physiciens, qui doivent bien commencer à étudier quelque-chose, font.

Or ces objets ne sont que les points de vue que nous avons d'eux depuis la tierce personne que nous sommes et nos outils, composés de ... particules.
Si les interactions physiques réelles sont toujours locales, alors il s'agit là d'une des réalités.
Il n'y a pas une réalité mais autant de réalités qu'il peut y avoir de points de vue, c'est en quelque-sorte le point de vue de la matière sur le restant de la matière, là ou elle se trouve et selon sa dynamique.
A partir de là, vous pouvez penser qu'une particule produit deux particules par "division", mais vous pouvez aussi penser que cette réalité là, toute la matière répartie dans l'espace ne la partage pas et qu'on a affaire à 3 particules, rien, etc.
Le plus simple étant d'en rester aux particules étudiées, de leur attribuer une onde, sans faire référence à la notre... mais c'est quand même faire abstraction du fait que nos particules AUSSI on une "probabilité de présence" (mal nommé à mon sens, mais on appelle ça comme ça)

Un des facteurs qui change beaucoup le point de vue est la dynamique de la matière, ce que nous appelons la vitesse par exemple. Si une particule (ou un ensemble, comme par exemple nous-même ou nos outils) s'approche très rapidement d'une autre, son point de vue sur l'autre particule n'est pas la même que si elle s'en éloigne très rapidement.
On dira alors qu'il y a 2 particules selon un point de vue, aucune si on s'en éloigne à la vitesse C, ou 1 plus grosse si on s'en rapproche rapidement.
Pour prendre un exemple intéressant, si vous vous éloignez d'une galaxie de plus en plus rapidement, celle-ci va se diviser et vous en verrez alors deux plus petites passé un seuil, et ainsi de suite, jusqu'à n'en voire que les atomes, ses sous-particules etc.

Vous pouvez aussi appliquer ce raisonnement à des particules en collision et comprendre alors pourquoi le nombre de particules change ou pas etc lors d'une collision (ce n'est pas du lego comme on pourrait le penser naïvement, mais une question de cohérence des points de vue)

Il est possible que tout le monde ne partage pas ce point de vue, et dans ce cas prenez ceci simplement comme une explication probable.