La relation fondamentale de la dynamique et la désintégration du noyau

[andretou]

C'était ma remarque sur la fameuse licorne rose invisible.
Vous pouvez proposer une infinité de scénarios irréfutables.
A quoi cela sert-il ?

La différence c'est que postuler l'existence d'une force invisible (que vous appelez licorne rose, mais pourquoi en faire a priori une entité fantastique ?) à l'origine de la désintégration est une hypothèse somme toute raisonnable ; or, il apparaît que, grâce à la relation fondamentale de la dynamique, soutenir l'existence d'une telle force invisible conduirait à admettre non seulement qu'il existe une deuxième force invisible, mais aussi et surtout que ces deux forces engendrent ensemble une licorne rose...
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[Sethy]

3 options :
- qu'apporte comme nouvelle prédiction une telle hypothèse, et y a-t-il une expérience pour le prouver ?
- à quelle expérience jusqu'ici inexpliquée, cette hypothèse apporte-t-elle un pas dans la compréhension ?
- si ça ne fait pas avancer l'un des deux points précédents, cette hypothèse est-elle "plus simple et plus élégante que l'actuelle" (voir le rasoir d'Occam).

[andretou]

3 options :
- qu'apporte comme nouvelle prédiction une telle hypothèse, et y a-t-il une expérience pour le prouver ?
- à quelle expérience jusqu'ici inexpliquée, cette hypothèse apporte-t-elle un pas dans la compréhension ?
- si ça ne fait pas avancer l'un des deux points précédents, cette hypothèse est-elle "plus simple et plus élégante que l'actuelle" (voir le rasoir d'Occam).

Mon raisonnement permettrait de contredire l'opinion selon laquelle la désintégration serait due à une force cachée qui n'aurait pas encore été découverte.

[coussin]

Mon raisonnement permettrait de contredire l'opinion selon laquelle la désintégration serait due à une force cachée qui n'aurait pas encore été découverte.

Il n'y a que vous pour mentionner cette opinion.

[albanxiii]

Il n'y a que vous pour mentionner cette opinion.

En même temps comment ne pas lui faire confiance ? Il ne cesse de démontrer sa connaissance parfaite et sa maitrise des plus fines subtilités de la physique à longueur de post.

[Sethy]

Mon raisonnement permettrait de contredire l'opinion selon laquelle la désintégration serait due à une force cachée qui n'aurait pas encore été découverte.

Cela revient à apporter une réponse à un problème qui ne se pose pas. Quel est l'intérêt alors ?

[andretou]

Cela revient à apporter une réponse à un problème qui ne se pose pas.

Si vous dites à des lycéens que la radioactivité est un phénomène spontané, certains ne manqueront pas d'objecter : "qu'est-ce qui prouve que la radioactivité n'est pas due à une force qui n'aurait pas encore été découverte ?".
Que leur répondez-vous ?

[Sethy]

Si vous dites à des lycéens que la radioactivité est un phénomène spontané, certains ne manqueront pas d'objecter : "qu'est-ce qui prouve que la radioactivité n'est pas due à une force qui n'aurait pas encore été découverte ?".
Que leur répondez-vous ?

La même chose que Laplace a répondu à Napoléon en parlant de Dieu : " Sire, je n’avais pas besoin de cette hypothèse.".

Et en fait, tout est dit.

Faire de la science, c'est proposer un modèle et vérifier qu'il "colle" le mieux possibles aux observations. Evidemment, si en plus, il permet de prédire des comportements non encore observé, c'est le signe que la théorie est fructueuse.

On peut tout remettre en question, absolument tout (sauf la démarche scientifique, qu'on peut aussi remettre en question mais alors on ne fait plus de la science), mais il y a une manière comme Einstein par exemple qui ne "croyait" pas à la mécanique quantique et a proposé une expérience de pensée pour la réfuter.

Et habituellement, on considère que c'est à celui qui remet une théorie "généralement acceptée" par la communauté scientifique, de faire le travail en proposant justement une nouvelle expérience (fut-elle de pensée) ou en apportant la réponse à une question ouverte.

[andretou]

La même chose que Laplace a répondu à Napoléon en parlant de Dieu : " Sire, je n’avais pas besoin de cette hypothèse.".

Dans ce cas, qu'est-ce qui vous autorise à affirmer que la radioactivité est un phénomène spontané, puisque de la même manière que Laplace refusait de se prononcer sur l'existence ou la non-existence de Dieu, vous refusez de vous prononcer sur l'existence ou la non-existence d'une force cachée à l'origine de la désintégration ?

[Sethy]

Dans ce cas, qu'est-ce qui vous autorise à affirmer que la radioactivité est un phénomène spontané, puisque de la même manière que Laplace refusait de se prononcer sur l'existence ou la non-existence de Dieu, vous refusez de vous prononcer sur l'existence ou la non-existence d'une force cachée à l'origine de la désintégration ?

Simplement parce que c'est inutile, dans la mesure où le modèle proposé et actuellement retenu, donne des résultats conformes à l'expérience.

Les scientifiques ne sont pas des devins. Ils font appel à leur ingéniosité pour proposer un modèle. Si ses prévisions sont conforme aux résultats d'expériences, celui-ci est validé.

[Sethy]

Il y a un autre point qui me semble important à préciser. C'est que jusqu'ici et à ma connaissance, on n'a jamais eu deux théories totalement distinctes qui ont donné les mêmes résultats sans que ce soi, soit une coïncidence (et dans ce cas, une des théories s'est révélée erronée) ou qu'une théorie soit une approximation de l'autre.

Quelques exemples.

Bohr est parti des mesures de spectroscopie d'émission de certains atomes pour proposer un modèle atomique appelé modèle de Bohr. Evidemment, il savait où il devait arriver et à postuler (postuler = faire une hypothèse arbitraire et indémontrable "mathématiquement") l'existence d'une quantification du moment cinétique. Se faisant, il a trouvé une formulation très intéressante pour l'énergie des différents niveaux "d'orbites" dont les valeurs numériques s'avèrent étonnement proches (dans certains cas) des valeurs expérimentales.

Par contre, il y a beaucoup d'autres choses que ce modèle n'expliquait pas. Une douzaine d'années plus tard, Schrödinger a proposé son équation et l'a résolue pour le cas de l'atome d'Hydrogène. Alors que l'approche a été radicalement différente puisqu'ici on parle de mécanique quantique et plus du tout de mécanique classique telle qu'utilisée par Bohr pour établir son modèle, il se trouve que la formule d'énergie est exactement la même dans les deux cas. Le modèle de Schrödinger, bien que lui aussi imparfait, a permis d'expliquer bien d'autres observations telles que par exemple, le nombre d'électrons par couche.

C'est un exemple type de ce que j'appelle la coïncidence. Le seul intérêt qui subsiste au modèle de Bohr est historique et s'il est encore enseigné, c'est probablement parce qu'il est d'un abord beaucoup plus facile que la mécanique quantique.

Mais le modèle de Schrödinger (abus de langage) est lui même perfectible car il est basé sur une série d'approximation et en premier lieu de ne pas considérer l'électron comme relativiste. A titre d'information, la "vitesse" quadratique moyenne de l'électron sur la première couche de l'atome d'Hydrogène est égal à 1/137ème de la vitesse de la lumière (mais pour les atomes beaucoup plus lourd, cette "vitesse" quadratique moyenne augmente et les conséquences sont nettement visibles comme dans le cas du Mercure, seul métal liquide à 0°C pour cette raison justement car les orbitales se contractent sous l'effet de la vitesse, ce qui inverse l'ordre des couches électroniques et modifie drastiquement jusqu'à ses propriétés physiques).

Si on résout l'équation (enfin les 4 équations couplées, 4 puisque l'espace-temps est à 4 dimensions) de Dirac, on obtient une formule encore plus approchante des observations.

Quels sont les résultats de Dirac ? Outre la prédiction de l'existence de l'anti-électron, particule non encore détectée à ce moment la et qui le sera une dizaine d'année plus tard (et qui sera baptisée positon), les valeurs numériques de l'énergie sont très proches de celles obtenues avec l'équation de Schrödinger. Et d'ailleurs l'ordre de grandeur des corrections est justement de 1/137ème de la valeur d'énergie obtenue par Schrödinger. Il s'agit donc de corrections fines, et on appelle d'ailleurs ce modèle, le modèle de structure fine et par extension on appelle la constante (alpha) qui vaut 1/137, la constante de structure fine. Remarquons que cette constante est sans dimensions.

Et ici on à affaire au second cas que j'évoquais, c'est à dire que le modèle de Schrödinger est le modèle limite à vitesse non relativiste du modèle de Dirac.

Le même exercice peut être fait avec le modèle d'attraction de Newton et sa version relativiste proposée par Einstein. A nouveau, les formules correspondent bien que le modèle de Newton soit supplanté par celui d'Einstein. Encore qu'ici, je l'admets, si les formules sont exactement les mêmes c'est parce qu'on utilise l'approximation en champ faible et que c'est justement la formule de Newton qui est utilisée comme candidat. Il n'empêche, évidemment, que les corrections apportées par le modèle d'Einstein collent tant à la déviation du périhélie de Mercure qu'au comportement des horloges atomiques installées dans les satellites de géolocalisation.