Fait de vide : nous devrions passer à travers les éléments solides !

[cherchetout7]

Bonjour.

C'est une question qui m 'a toujours "turlupiné."

Composé d'atomes ( fait à 99,99% de vide ) nous devrions passer à travers les éléments solides.

Pourquoi , nous ne le faisons pas ?

J'ai lu que la sensation de solidité est due à la répulsion électromagnétique des électrons.
Nous ne touchons pas , mais plutôt : nous flottons , nous sustentons , nous lévitons.
(ex : un pied ne foule pas vraiment le sol et lorsque nous sommes assis nous lévitons à une hauteur de moins d'un nanométre ).

Etes vous d'accord avec cette analyse ?

Je vous remercie.
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[Deedee81]

Salut,

Cette histoire de "99.99 % de vide" est quelque peu surfaite. Elle date de Rutherford qui avait remarqué (en envoyant des particules alpha sur une feuille d'aluminium) que le noyau de l'atome était beaucoup plus petit que l'atome lui-même. Mais en réalité les atomes sont bien remplis de champs électromagnétiques (de photons à cette échelle). De plus, les électrons sont loin d'être localisés ponctuellement et plutôt dispersés autour de l'atome (leur fonction d'onde, mais ce n'est pas qu'une simple probabilité de présence, sans approfondir ce point ici). Et les atomes quasiment les uns contre les autres.

Pour la suite, ton analyse est correcte mais incomplète. Faut dire qu'en creusant un peu le sujet est vaste en réalité !

- Bon tout d'abord, les liaisons entre atomes sont en effet de nature électromagnétique. C'est la mise en commun d'électrons qui abaissent l'énergie totale, énergie de nature essentiellement électrostatique. Et en effet les électrons se repoussent les uns les autres.
- Mais la répulsion entre atomes est plutôt due au fait que les électrons sont sur des orbitales quantifiées. Ca reste de nature électromagnétique (c'est les solutions de l'équation de Schrödinger avec un hamiltonien = énergie cinétique + énergie potentielle électrostatique) mais mâtiné de mécanique quantique. Pour les molécules ou les pieds sur le sol, c'est l'effet principal.
- Il y a aussi le principe de Pauli qui empêche que deux électrons soient dans le même état. Sans lui, les électrons pourraient littéralement se tasser sur les orbites permettant de comprimer aisément la matière. Ca joue déjà au niveau atomique (sinon un gros atome aurait ses électrons sur les orbitales les plus compactes et il serait tout rikiki). Le principe de Pauli ne joue ici que le rôle d'une "règle" de remplissage des orbitales. Pour avoir un effet réellement répulsif il faut se placer dans des milieux beaucoup plus compacts ou l'on a alors une "pression de Fermi" (qu'on pourrait plutôt traduite par différence entre la pression réelle et la pression idéalisée de particules non quantiques) comme dans la matière dégénérée des naines blanches. Dans cet état les noyaux sont les uns contre les autres baignant dans une mer d'électrons.

Pour ce qui est du pied, évidemment, seule une partie "touche" le sol (au niveau moléculaire, la semelle ou la plante des pieds est franchement irrégulière) mais la distance est du même ordre que les liaisons moléculaires. Il est un peu abusif de parler de flotter. La distance est alors de l'ordre de quelques centaines de picomètres, donc de l'ordre du nanomètre en effet. Et ces liaisons (quelles soient moléculaires, de van de Waals ou simple "contact") obéissent à des potentiels de type Morse https://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_de_Morse. Avec là aussi quantification et surtout "comportement comme un ressort", le contact n'est pas brutal à longueur fixe.

Mais il est clair qu'à l'échelle macroscopique ces distances et éventuelles vibrations du contact sont totalement négligeables et impossibles à détecter. Le contact semble "solide". Et la seule manifestation macroscopique de ces effets est l'existence de frottements (dû aux irrégularités et à d'éventuelles "adhésions" entre atomes/molécules).