Bonjour à tous,
Sait-on pourquoi un rayonnement énergétique ne se transforme pas nécessairement en matière, alors qu'il en aurait l'energie ?
par exemple un rayonnement gamma de 5Mev pourrait se transformer en plusieurs électrons (511 Kev).
Quelles serraient les conditions pour qu'un rayonnement se transforme en matière ?
Merci d'avance pour vos réponses.
Bonjour ,
Mais si , cela existe , c'est la création de paires : WIKI
Création de paires à partir de photons
La production fait référence à la création d’une particule élémentaire et de son antiparticule, le plus souvent à partir d’un photon (ou un autre boson neutre). Ceci est permis du moment qu’il y a suffisamment d’énergie disponible dans le centre de masse pour créer la paire — au moins l’énergie de masse au repos totale des deux particules — et que la situation permet la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement. La somme de tous les autres nombres quantiques (moment cinétique angulaire, charge électrique) des particules produites doit être nulle — ainsi les particules créées auront-elles des valeurs opposées l’une par rapport à l’autre (par exemple, si une particule a une étrangeté de +1 alors l’autre aura une étrangeté de -1).
Ceci se produit en physique nucléaire lorsqu’un photon de haute énergie interagit au voisinage du noyau, permettant la production d’une paire électron-positron sans violer la conservation de l’impulsion. Puisque l’impulsion du photon initial doit être absorbée par quelque chose, un photon seul ne peut se matérialiser en une paire dans un espace « vide » : le noyau (ou un autre photon) est nécessaire pour qu’il y ait conservation de la norme du quadrivecteur énergie-impulsion (c’est-à-dire conservation à la fois de l'énergie et de l’impulsion) (voir la symétrie temporelle de l’annihilation électron-positron).
La production de paires par le couple photon-noyau ne peut avoir lieu que si les photons ont une énergie () supérieure au double de l’énergie de masse au repos (
Dernière modification par mach3 ; 12/06/2020 à 09h27. Motif: ajout de balises TEX
Parfait, merci.
Je comprends que dans le vide il n'y a pas d'interaction du rayonnement énergétique avec de la matière, normal c'est le vide et donc pas création de matière.
Découlent 2 questions :
1) Lors du Big Bang qu’est ce qui a crée la matière initiale, s’il faut absolument une interaction matière /énergie pour créer de la matière ?
2) Les particules virtuelles au sens quantique, ne profitent elles pas de l’énergie d’un rayonnement pour devenir réelles ?
Salut,
On l'ignore. Ou plus exactement il y a trois possibilités (je dirais même trois classes de possibilités) :Envoyé par Amator
- La question n'a pas de sens car il n'y a pas création car pas d'avant (par rapport auquel on pourrait dire "y à rien puis il y a")
- Les lois physiques connues ne sont plus valides au début, on ne peut donc actuellement rien en dire (il est à noter que le Modèle Standard de la Cosmologie, nom bien meilleur que l'affreux "big bang", ne va pas jusqu'en T=0 mais commence juste dans la phase dense et chaude, typiquement la soupe de quarks)
- Les théories et modèles de gravitation quantique impliquent toutes un pré-big bang, un avant, il n'y a donc pas de création de matière.
Non. C'est impossible sans violer les lois de conservation. Il peut toutefois y avoir "matérialisation" des particules virtuelles du vide dans certains cas (ou énergie et autres grandeurs conservées peut être balancé par un tiers) :
- création de paires dans un champ électrique statique intense. Jamais observé avec un champ électrique "artificiel", pas assez fort, mais le processus existe dans l'interaction entre photons gammas et le champ électrique intense des noyaux d'atomes
- créations de paires dans un champ gravitationnel intense, en présence d'un horizon des événements. C'est le fameux rayonnement de Hawking. Jamais observé non plus mais son existence a de très solides arguments théoriques.
Dernière modification par Deedee81 ; 12/06/2020 à 09h16.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci pour tous ces détails
Je ne vois pas où il y aurait violation, si l’énergie du rayonnement sert justement à convertir la matière virtuelle en matière réelle ?
Le rayonnement serait absorbé.
Bonjour,
Il ne faut pas oublier la possibilité de création de matière par un photon gamma énergétique interagissant avec la matière noire.
@+
Il n'y a pas que l'énergie. Il y a aussi la quantité de mouvement, les charges, etc.... Par exemple, un électron seul (quel qu'en soit la cause) ne peut émettre un photon, impossible de respecter à la fois la conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement. Il faut que le total soit contrebalancé par un tiers (un atome s'il est dans un atome, une autre particule chargée ou un autre photon).
De même un photon seul dans le vide ne peut se convertir en paires sans violer quelque chose. Par contre s'il vient à interagir avec des particules, d'autres photons, le champ gravitationnel,... là oui ça peut arriver.
EDIT croisement avec skeptikos. Je suis d'accord mais attention : la matière noire ce n'est pas du vide, et sans trop savoir de quoi elle est constituée, j'éviterais de trop spéculer. Mais ça reste une possibilité (et de telles signatures sont même recherchées, sans succès jusqu'ici)
Dernière modification par Deedee81 ; 12/06/2020 à 10h02.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Une manière simple de raisonner en cinématique relativiste est de faire des diagrammes de masse dans un (demi-)plan énergie-impulsion (E>0,p), avec les unités naturelles (c=1). Les photons sont sur le cône de masse nulle E^2-p^2 = 0 et les électrons, positrons, etc sont sur un hyperboloïde de masse E^2-p^2=m^2. La conservation de l'énergie-impulsion s'exprime par la somme vectorielle des produit qui doit être égale à la somme des vecteurs entrants. On voit alors immédiatement par le dessin qu'il est impossible à un photon de se décomposer en une paire électron-positron. Pas besoin du moindre calcul, pour quelqu'un qui a un mode de connaissance plutôt "visuel" (comme moi), c'est immédiat. On voit aussi pourquoi c'est possible avec deux photons, ou un photon et une autre particule. Je me souviens d'une séance de TP avec ce genre d'exercices quand j'étais étudiant, on remplissait des tableaux avec ces diagrammes et on avait la réponse en quelques secondes, alors que les autres, qui ne comprenaient pas ces dessins avaient à peine écrit les équations et séchaient dessus.
Mais il ne faut pas non plus oublier les lois de conservations de la charge, du nombre leptonique, du nombre baryonique, du moment angulaire etc.
