Vitesse de lumiere et principe d'incertitude

[invite18230371]

Dire qu'un photon se déplace à l'exacte vitesse c, n'implique-t-il pas une total délocalisation de celui ci ?

Je veux dire si le photon se déplace à c, et qu'il est associée à un état +1 du champs de fréquence associé.
Alors le photon est partout dans l'univers ? (partout dans l'onde plane associée)

1) Donc le photon serait strictement non-locale ? (expliquant les fente de young)

2) Comment s'assure-t-on de la mesure de distance entre 2 evenement dans l'univers "physique" ?
(distance au sens relativiste dx²-cdt², sachant le principe d'incertitude.)
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[invite18230371]

Je "spam" un peu ma question 2) pour la rendre plus claire...

Imaginons 2 horloge à l'endroit de la détection et de l'émission d'un photon, comment être certain de la distance entre l'émetteur et le détecteur ?

[mach3]

Attention le principe d'incertitude s'applique au couple position/quantité de mouvement et non position/vitesse.

Pour une particule de masse non nulle a priori parfaitement connue, dont la quantité de mouvement est le produit de la masse par la vitesse en régime non relativiste, cela revient certes au même (si position bien connue, incertitude sur la vitesse, et si vitesse bien connue, incertitude sur la position), mais pas pour une particule de masse nulle.

La quantité de mouvement d'une particule de masse nulle est liée à la longueur d'onde du rayonnement associé : .
Si la longueur d'onde est bien connue, alors il y a incertitude sur la position, et inversement, si la position est bien connue, il y a incertitude sur la longueur d'onde. En effet, si un paquet d'onde est très étalé dans l'espace, il contiendra un nombre d'oscillation important et sa longueur d'onde pourra être établie avec précision. A l'inverse, un paquet d'onde très étroit contiendra peu d'oscillations et la longueur d'onde sera très imprécise.
Ceci est d'ailleurs un principe bien connu en optique ondulatoire, antérieur au (et à l'origine du) principe d'Heisenberg.

m@ch3

[coussin]

Dire qu'un photon se déplace à l'exacte vitesse c, n'implique-t-il pas une total délocalisation de celui ci ?

On peut le dire comme ça...
La vitesse de c est pour une onde plane, dans le vide. La vitesse est un chouïa différente pour, par exemple, un faisceau gaussien (c'est un effet dû à la courbure des plans de phase).

[A voir en vidéo sur Futura]

[DidierGr]

Dire qu'un photon se déplace à l'exacte vitesse c, n'implique-t-il pas une total délocalisation de celui ci ?

Tout à fait, c'est une onde pure et non locale

Je veux dire si le photon se déplace à c, et qu'il est associée à un état +1 du champs de fréquence associé.
Alors le photon est partout dans l'univers ? (partout dans l'onde plane associée)

D'un point de vue ondulatoire, oui, d'un point de vue corpusculaire, il est nulle part tant que la fonction d'onde ne s'écroule pas, c'est à dire sans interaction avec son environnement tel un impact.

1) Donc le photon serait strictement non-locale ? (expliquant les fente de young)

Oui, c'est une onde et si l'on interagit avec cette onde, la particule "se localise" et les figures d'interférences disparaissent.

Ceci est d'ailleurs un principe bien connu en optique ondulatoire

Et même pour toute la physique ondulatoire.

[DidierGr]

Imaginons 2 horloge à l'endroit de la détection et de l'émission d'un photon, comment être certain de la distance entre l'émetteur et le détecteur ?

La mesure de l'émission et de la détection d'un photon sont des observables, il ne s'agit plus d'envisager des ondes mais des évènements sur des quanta corpusculaires, donc peu importe le "parcours" de l'onde. Quelque soit le repère choisi, et le parcours de l'onde, l'évènement d'émission et de détection seront mesurés tel que:
De plus, il existera toujours une incertitude du fait du principe d'indétermination de Heisenberg d'une part et une autre du fait de l'absence de repère absolu. Un observateur en mouvement n'observera pas la même distance qu'un observateur en repos (relatif).

[invite18230371]

Bonsoir,

Mais ça me chagrine car p=h/lambda Et E=h.c/lambda.
Donc pour le photon l'energie est proportionel à la quantité de mouvement est proportionelle à fréquence.

Pourquoi l'incertitude des particules massives porte-elle sur position/vitesse(supposé m constant), et les non-massive position/energie(supposé c constant).
La solution réside uniquement dans l'incertitude position/quantité de mouvement ?

Je connais Fourier:
- Le faisceau laser monochromatique et spatialement gaussien peut effectivement se décomposer comme somme d'onde plane à lambda connues et de direction/amplitude variable. L'incertitude porte sur la direction de la quantité de mouvement.
- L'impulsion laser (onde plane) temporellement gaussienne peut effectivement se décomposer comme somme d'onde plane à lambda variable.
L'incertitude porte alors sur l'énergie.

Pour le photon c'est comme si les deux se mélangent (dans ma tête en tout cas c'est sur), l'incertitude quantique deltaX/deltaP ce mélange avec l'incertitude Fourier deltaT/deltaE ?

Dans l'expérience proposée si la distance est définie comme L=c(t2-t1).
Sachant l'incertitude sur t2 et t1. On a donc bien une incertitude sur L ?
(supposé c constant c'est donc reporter l'incertitude sur les distances ?)

[mach3]

Mais ça me chagrine car p=h/lambda Et E=h.c/lambda.
Donc pour le photon l'energie est proportionel à la quantité de mouvement est proportionelle à fréquence.

Pourquoi l'incertitude des particules massives porte-elle sur position/vitesse(supposé m constant), et les non-massive position/energie(supposé c constant).
La solution réside uniquement dans l'incertitude position/quantité de mouvement ?

Tachons de tout prendre dans le bon ordre. D'abord on a une relation d'incertitude sur les phénomènes ondulatoires en général, et selon si on travaille en temporel ou en spatial, la relation concerne temps et fréquence ou position et longueur d'onde. Les deux sont liés via la vitesse de l'onde qui est fixée par le milieu de propagation (le cas échéant).
Par la suite, on associe une énergie E aux particules constituant un rayon lumineux de fréquence nu (Planck/Einstein). Puis on associe une longueur d'onde à la quantité de mouvement des particules en général (de Broglie). Il en résulte deux relations d'incertitude, l'une entre la durée et l'énergie, et l'autre entre la position et la quantité de mouvement. Mis à part le cas masse nulle où la vitesse est fixée, ce sont deux relations indépendantes (les ondes associées aux particules de masse non nulles n'ont pas une vitesse fixe.

m@ch3

[invite18230371]

Merci Mach,

Ca explique bien ce qui me perturbe.

Il en résulte deux relations d'incertitude, l'une entre la durée et l'énergie, et l'autre entre la position et la quantité de mouvement. Mis à part le cas masse nulle où la vitesse est fixée, ce sont deux relations indépendantes

Donc pour le photon elle se réduit bien à une seule relation d'incertitude ?
DT.DE = Constante

Pour le photon a aussi:
DX = c.DT
DP= c.DE

DT*DE = DX.DP/c² ?