Bonjour à tous
Nous savons que 2 photons hautement énergétiques peuvent engendrer, par collision, une paire électron-positon.
Théoriquement, peuvent-ils également engendrer une paire quark-antiquark ?
Une paire neutrino-antineutrino ?
Ou n'importe quelle paire particule-antiparticule ?
Merci pour vos réponses
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Salut,
En fait, non, pas directement (on ne peut pas conserver en même temps l'énergie et la quantité de mouvement).Envoyé par andretou
Toutefois cela peut se produire s'il y a un troisième larron pour emporter les excès d'énergie/quantité de mouvement.
Ainsi, un photon (externe, typiquement gamma) peut percuter un photon du champ électrique/magnétique d'un noyau et produire une telle paire (on appelle cela électroproduction).
Et dans ce cas :
Oui.
S'il y a assez d'énergie pour ça.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour,
Pourquoi? (confusion avec le cas d'un unique photon dans l'état initial?)En fait, non, pas directement (on ne peut pas conserver en même temps l'énergie et la quantité de mouvement).
Pour avoir production "directe" à partir d'une paire de photons, il faut que la particule et l'antiparticule soient électriquement chargées. Un neutrino étant électriquement neutre, il ne peut être produit par une paire de photons que de manière "indirecte", i.e. avec un état intermédiaire, exemple: les deux photons produisent une paire électron anti-électron, qui ensuite produit une paire neutrino-antineutrino par échange d'un boson W (les neutrinos interagissent "directement" avec les électrons via l'interaction faible).Théoriquement, peuvent-ils également engendrer une paire quark-antiquark ?
Une paire neutrino-antineutrino ?
Ou n'importe quelle paire particule-antiparticule ?
Ah oui, je suis un gros bêta (ou fatigué). Et d'ailleurs si e- + e+ peut donner deux photons, alors, forcément....
Désolé.
Voici d'ailleurs un calcul de ce processus : http://astrofrelat.fcaglp.unlp.edu.a...reder_1966.pdf
Ceci dit, la section efficace photon-photon est archi minuscule et le processus avec tiers est tout de même plus facile.
C'est vrai.
Précision : car le photon n'interagit pas par interaction faible. Le couplage ne peut se faire que par la charge électrique.
Pour les quarks c'est moins problématique. En faisant quelques recherches, j'ai vu un article parlant de la production de pions de cette manière (je ne l'ai pas lu, mais faut déjà des gammas très dur pour ça !!!!)
Dernière modification par Deedee81 ; 28/03/2019 à 14h30.
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Et si l'énergie des photons est telle que ceux-ci peuvent engendrer aussi bien une paire e-/e+ qu'une paire quark/antiquark, est-ce que théoriquement il y a plus de chance d'obtenir une paire plutôt qu'une autre ?
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Bien sûr. C'est ce que les théoriciens en physique des particules calculent : les différentes probabilités des différents processus (en anglais : branching ratios)
Salut,
Ce calcul n'est pas simple. Il implique les propriétés de l'interaction électromagnétiques et le calcul d'un tas de diagrammes de Feynman.
Et on obtient (si l'énergie est suffisante) une série de probabilité de transformation en paires d'électrons, de quarks, etc...
Ces probabilités sont très sensibles à l'énergie disponible.
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En théorie, des collisions identiques peuvent-elles produire des résultats différents ?
Qu'en est-il des collisions protons-protons au LHC ?
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Différent dans quel sens ? Si le mot différent s'applique à des créations de particules différentes, je dirais oui. C'est d'ailleurs même pour ça qu'il a fallu attendre un certains temps pour voir émerger le fameux bosons de Higgs. Sinon, il y aurait du en avoir à chaque collision - ou au contraire - on ne l'aurait jamais observé.
Si différent sous-entend qu'à terme, les probabilités d'apparitions des différentes particules possibles varient, la c'est clairement non.
C'est l'aléatoire quantique habituel. Les résultats sont aléatoires (mais avec des probabilités bien précises et calculables).
Et comme le dit Sethy, pour certains résultats il faut faire un grand nombre d'expériences (et comme en plus il y a des incertitudes diverses et variées, c'est encore pire).
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Merci pour vos réponses.
Et qu'en est-il de 2 collisions mettant en jeu la même quantité d'énergie : l'une photon-photon, et l'autre proton-proton ? A-t-on une chance d'obtenir le même résultat ?
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Non, car par exemple la conservation de la charge implique que proton - proton donne un résultat de charge électrique totale +2. Je suppose que tu voulais dire proton-antiproton. Là, ça pourrait arriver, oui. Ceci dit, il s'agit quand même de deux cas très différents. Avec les protons on a l'interaction EM, fort et faible. C'est tout de suite beaucoup plus compliqué. Mais on pourrait avoir un résultat identique (avec des probabilités très différentes).
D'ailleurs des collisions e- - e+ c'est beaucoup plus simple, plus "pur" (comme le LEP, prédécesseur du LHC).
Si on est passé au proton c'est parce que les pertes par rayonnement synchrotron (rayonnement de freinage) sont plus faibles (à énergie donnée) avec des protons, ce qui permet d'atteindre des énergie biens plus grandes (au prix de calculs épouvantables, j'ose même pas imaginer, quel cauchemar !)
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Mais Einstein ne dirait-il pas que si 2 collisions ne donnent pas le même résultat, c'est forcément que les conditions initiales ne sont pas parfaitement identiques, et non que la nature joue à pile ou face ?
Quel serait aujourd'hui le meilleur argument que l'on puisse opposer à Einstein ?
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Qu'on sait que ce n'est pas vrai et qu'il s'est trompé... Ce qui est dans n'importe quel article qui parle de cette phrase donc la question ressemble un peu à un cheveu sur la soupe.
Salut,
Le raisonnement "déterministe / réaliste" d'Einstein a été formalisé dans l'article EPR (Einstein, Podolsky Rosen)
(qualifié un peu péjorativement aujourd'hui de "réalisme naïf")
https://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_EPR
L'expérience de pensée d'Einstein n'était pas réalisable comme telle, mais John Bell en imagina une meilleure version et découvrit les limites de cette approche :
https://fr.wikipedia.org/wiki/In%C3%...C3%A9s_de_Bell
Et enfin, Aspect prouva que la MQ avait raison (violation des inégalités de Bell) et Einstein tort :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3...nce_d%27Aspect
Notons qu'Aspect ne fut pas le premier à réaliser l'expérience. Mais il fut le premier à combler une lacune (séparation relativiste dite spatiale entre les événements de mesure).
Il en restait une autre : les "photons manqués", enfin surmonté récemment par le groupe Zeilinger.
Comme tu vois, l'argument à opposer à Einstein n'est pas simple, il ne tient pas en deux lignes !!!!
Forcément, sinon Bohr ne se serait pas gêné à lui dire (lors de leur fameuse "dispute" au congrès de Solvay)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Congr%...3%A8me_Conseil
Avec quelques phrases célèbres :
Einstein: "Croyez vous, Bohr, que la Lune n'est pas là quand personne ne la regarde ?"
Einstein : "Dieu ne joue pas aux dés avec l'univers"
Bohr : "Qui êtes-vous, Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ?"
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Est-ce qu'il ne serait pas plus prudent d'écrire que Aspect prouva que la MQ avait raison SUR LA QUESTION DE L'INTRIQUATION (violation des inégalités de Bell) et Einstein tort ?
Comment généraliser la démonstration (magnifique !) de Mr Aspect à toute la physique quantique (y compris aux résultats des collisions de particules) ?
Dernière modification par andretou ; 01/04/2019 à 14h10.
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L'intrication est omniprésente en mécanique quantique. Même s'il est plus facile d'utiliser l'intrication en pratique avec des situations de type EPR.
Une simple collision de particules conduit à des états intriqués.
Mais de toute façon, le résultat sur l'intrication suffit pour invalider toute l'approche d'Einstein puisque Einstein (et Podolsky et Rosen) introduit des "éléments de réalité" qui conduisent à un résultat bien précis.... invalidé par l'expérience d'Aspect. Ce qui montre que ces éléments de réalités sont une fiction et donc jette au bac la totalité du raisonnement d'Einstein.
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Mais qu'en est-il par exemple de l'effet photoélectrique ou des raies spectrales, qui sont des phénomènes quantiques conformes à l'approche réaliste/déterministe d'Einstein puisqu'ici la même cause produit toujours le même résultat (contrairement par exemple à la répartition des points d'impacts dans l'expérience des fentes de Young, où la dimension aléatoire de chaque point d'impact est évidente) ?
De ce fait, à partir de quel moment et/ou pour quels types de phénomènes l'approche réaliste/déterministe d'Einstein doit-elle être rejetée ?
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Dans les processus que vous citez, les énergies en jeu sont telles que seul le processus en question est possible.
On trouve des "éléments d'aléatoire" dans la distribution de moments des photoélectrons, l'émission spontanée, etc.
Pour les raies spectrales, si vous prenez une molécule complexe au lieu d'un atome, alors l'énergie d'un photon incident peut aller dans les degrés de liberté électroniques, vibrationnels ou rotationnels. Les rapports de branchement de tels ou tels processus peuvent varier avec l'énergie du photon, sa polarisation, etc...
La non acceptation d'Einstein allait bien plus loin que le simple phénomène d'intrication quantique. C'est parce qu'il a proposé une expérience qui a mis cet élément en lumière qu'on l'y associe mais (à ma connaissance) Einstein réfutait la nature probabiliste de la fonction d'onde.
Autrement dit, même l'expérience de Young est concernée puisque si on envoi les électrons "1 à 1", à la longue, la figure obtenue est celle de Young. Il n'acceptait pas l'interprétation probabiliste qui pour lui n'était qu'une conséquence de notre ignorance.
Il y a aussi (me semble-t-il) une remise en question du principe d'incertitude. Le rejeter remet aussi en cause toute notre approche de la chimie quantique puisque si on a du abandonner la piste des orbites atomiques ( = une trajectoire connue à un moment t, une position x et une vitesse instantanée) au profit des orbitales (le lieu de présence où on a "presque" 100%" de chance de trouver l'électron), c'est bien parce qu'il y a des couples de grandeurs dont on ne peut connaitre simultanément les deux valeurs avec grande précision. Or justement, la quantité de mouvement et la position forme un tel couple de grandeurs à l'incertitude irréductiblement liée.
Mais il existe au moins une expérience quantique dans laquelle les mêmes causes produisent exactement les mêmes effets : si j'envoie un électron dans un champ magnétique toujours à la même vitesse et dans la même direction, sa trajectoire sera toujours la même...
Dans cette expérience l'approche réaliste/déterministe d'Einstein n'est-elle pas validée ?
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Non, c'est faux. La fonction d'onde de cet electron obéit à l'équation de Schrödinger, c'est tout ce qu'on peut dire. Détecter cet electron avec un détecteur assez sensible révélera la nature probabiliste de celui-ci.
quelle est la précision de la trajectoire? Quelle est la précision avec laquelle le champ est connu (dans l'espace et dans le temps) ? De loin la trajectoire est toujours la même, faut pas regarder les détails de trop près... Et c'est pareil pour toute expérience de physique classique.
m@ch3
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Il me semble intéressant de comparer les effets du principe d'incertitude en fonction de l'ordre de grandeur des phénomènes mis en jeu :
La relation d'incertitude est ∆p . ∆x = h/2pi.
Si on fait l'approximation que p = m.v, on obtient : ∆v . ∆x = 6,64e-34/2pi/9e-31 = 0,00012 m^2/s.
Si on prend le rayon atomique (0,53e-10 m) de l'Hydrogène comme valeur d'imprécision sur la position, cela donne une imprécision sur la vitesse de l'ordre de 2.10^6 m/s or ... c'est justement la vitesse quadratique moyenne de l'électron sur la première couche (1/137ème de la vitesse de la lumière, 1/137 étant la "fameuse" constante de structure fine).
A l'inverse si on se place dans le monde macroscopique et qu'on imagine une imprécisions de l'ordre du m/s sur la vitesse de l'électron (dans un tube cathodique, l'électron va très vite, donc 1 m/s d'incertitude, c'est déjà une très bonne précision), on a une incertitude de l'ordre du 1/10ème de mm sur sa position. Ce qui explique d'ailleurs la largeur minimale du faisceau d'un oscilloscope par exemple.
En fait il y a du déterminisme : normalement, la prochaine question du primo-posteur devrait être "mais si on dit que X, on ne peut pas dire que Einstein avait raison ?"
On peut expliquer en effet que si 2 obus identiques tirés par un même canon n'atterrissent pas exactement au même endroit, c'est parce que les paramètres ne sont pas absolument identiques d'un tir à l'autre (ne serait-ce que parce que l'obus n'est pas le même).
Mais dans le cas de l'électron, qu'est-ce qui prouve que le microscopique écart de trajectoire de l'électron n'est pas dû à une infime variations des paramètres mais à un indéterminisme intrinsèque ?
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En fait, il faut prendre le problème dans l'autre sens.
Si on applique le modèle déterministe, il y a toute une série d'incohérence avec les mesures expérimentales, alors qu'à l'inverse, les hypothèses quantiques débouchent sur toute une série de mesures concordantes avec l'expérience et de surcroit ont permis d'envisager des développements inattendus.
Un exemple tout simple qui sans lui ferait qu'on ne pourrait pas avoir cette conversation : le transistor basé sur du Silicium dopé. C'est en raison de la nature quantique de la matière qui voit dans les solides, les niveaux d'énergies discrets des atomes se réorganiser en bandes d'énergie autorisées séparées par des bandes interdites, que la conception de tels transistors est possible.
Evidemment, rien ne dit qu'un jour on ne trouvera pas une expérience qui contredira le modèle quantique. C'est d'ailleurs ça qu'Einstein a proposé avec son fameux paradoxe (baptisé EPR du nom des 3 concepteurs) basé sur une séduisante expérience de pensée qui a bien embêté les physiciens pendant 50 ans jusqu'à ce qu'une expérience montre qu'aussi contre-intuitif que cela soit, c'est l'approche quantique qui était la bonne. Il a encore montré son génie puisqu'en voulant combattre cette théorie, il lui a au contraire fait faire un bond en avant ! Et je dis cela sérieusement.
La science ne pourra jamais apporter la preuve que tu demandes. Car tout est toujours susceptible d'être remis en question. Simplement, l'accumulation des résultats concordants entre "théorie" et expérimentation, la prédiction de nouveaux phénomènes insoupçonnés jusqu'alors, en ce compris par exemple le fameux Boson de Higgs, font que la théorie prend de plus en plus de poids et corollaire, d'autres approches en perdent.
Dernière modification par Sethy ; 03/04/2019 à 23h53.
Ou une question commençant par "Mais qu'en est-il de..." et sans aucun rapport avec tout ce qui précède et ce qui suivra.En fait il y a du déterminisme : normalement, la prochaine question du primo-posteur devrait être "mais si on dit que X, on ne peut pas dire que Einstein avait raison ?"
Not only is it not right, it's not even wrong!
Je vais évoquer un cas historique qui donnera peut-être un éclairage différent. Je connais l'histoire "en gros", merci de corriger si des imprécisions se sont glissées ; )
3 ans à peine après Schrödinger (si j'en crois les dates de wiki), Dirac a proposé "une" équation relativiste. J'écris "une" entre parenthèse car en réalité il s'agit d'un système de 4 équations.
En résolvant ces équations pour l'atome d'Hydrogène dans l'état fondamental, il n'a pas trouvé une solution comme Schrodinger, ni deux comme la découverte du spin aurait pu le laisser supposer, mais quatre solutions.
Deux "attractives" (avec des énergies négatives) qu'il a associé aux deux solutions de l'électron en tenant compte du spin et deux "répulsives" qui l'ont amené à conjecturé l'existence d'un anti-électron.
Sur ce dernier point, sa théorie a été accueillie froidement par la communauté (ou en tout cas par quelques "pontes" de la communauté). Jusqu'à ce qu'on découvre, quelques années plus tard, une trace d'une telle particule dans une expérience et qu'elle soit baptisée positron depuis.
Pourquoi est-ce que j'évoque cette "anecdote" ?
Il y a "évidemment" une première lecture : la communauté (ou une partie d'entre elle) est fermée aux idées nouvelles.
Mais plus fondamentalement, il y en a une deuxième qui est bien plus importante. C'est que l'expérience fini toujours par départager les points de vue. Et qu'on soit dans le camp des majoritaires ou des minoritaires, c'est elle qui a raison. Et tant qu'une telle expérience n'a pu être menée, on reste dans la conjecture (comme les fameux modèles à "boucles", à dimensions supplémentaires, etc.).
Et cela débouche sur une autre conséquence, c'est qu'individuellement, nous avons tous nos réticences, nos "a priori", nos dogmatismes ou simplement que nous nous trompons de bonne foi. Mais nous ne pouvons avoir tous les mêmes dogmatismes et tôt ou tard, il y a bien quelqu'un qui montrera la bonne voie. Et alors, les résultats suivront. Comme Einstein le fit avec la relativité restreinte qui "était dans l'air du temps" car la physique classique commençait à craquer de partout. Relativité d'ailleurs pour laquelle il n'eut pas le prix Nobel, il l'a eu pour l'un des points de départ de la mécanique quantique : son explication de l'effet photo-électrique ...
Il faut prendre le problème dans l'autre sens. Comment, en pratique, mesure-t-on la trajectoire d'un électron? Il faut un milieu qui matérialise le passage de l'électron (chambre à bulle, chambre à brouillard, éventuellement matériau fluorescent, mais ça c'est pour un faisceau d'électron, pas un électron unique), un milieu qui va interagir avec lui des milliers de fois le long du parcours et laisser une trace relativement large. La trajectoire ainsi matérialisée est compatible avec la prédiction de la mécanique classique. Fort bien. Cela veut juste dire que la prédiction de la mécanique classique de la trajectoire d'un électron dans un champ est compatible avec les traces que les électrons laissent, que la trace qu'ils laissent est suffisamment déterministe, mais pas que les électrons ont vraiment un trajectoire déterministe.
D'ailleurs on voit bien que si il n'y a pas de milieu pour matérialiser la trajectoire, statistiquement certains électrons ne suivent pas cette trajectoire classique parce qu'on peut les collecter là où on ne les attendrait pas si ils obéissaient à la mécanique classique. Quand on envoi un électron à travers un trou en l'absence de tout champ significatif après l'avoir bien collimaté, il atterrit même souvent ailleurs qu'au centre de l'écran (alors que la mécanique classique prédit qu'il arrive au centre de l'écran si on s'est arrangé pour que l'électron ne passe par le trou que si son mouvement est bien aligné) et ce d'autant plus que le trou est petit...
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