L'interaction proton-antiproton produit-elle au final autre chose que des photons ?

[andretou]

Bonjour à tous
On peut lire dans l'article de l'encyclopédie Universalis sur l'antiproton :
"La rencontre proton-antiproton donne instantanément lieu à l'annihilation de la paire, en créant un grand nombre de particules plus légères, qui sont en majorité des mésons."
https://www.universalis.fr/encyclope...-l-antiproton/

Par ailleurs, il est indiqué dans l'article de Wikipédia sur les mésons :
"Tous les mésons actuellement connus sont des particules virtuelles, tant leur durée de vie est courte."

Donc, la rencontre proton-antiproton produit majoritairement des mésons, lesquels se désintègrent à leur tour en d'autres particules.

Mais en plus des mésons, quelles sont ces autres particules produites ?
Et pouvez-vous SVP m'indiquer si les mésons produits se désintègrent, en bout de chaîne, en autre chose que des photons ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[Deedee81]

Salut,

Les particules produites sont essentiellement des mésons (ce sont des hadrons, c'est lié à l'interaction forte). Mais il y a pleins de sortes de mésons. A faible énergie l'annihilation produit essentiellement des mésons pi (deux pi0 ou un pi+ et un pi-). Mais on peut parfois aussi avoir des particules légères neutrinos, électrons, photons et d'autres mésons: phi, éta,... Ils peuvent même s'annihiler en produisant trois mésons. Et à haute énergie on peut avoir de tout, absolument de tout.

Au final quand tout s'est désintégré ou annihilé il ne reste plus que des photons (et éventuellement quelques neutrinos, mais très peu, ils ne se produisent pas facilement dans ce genre d'interaction).

[andretou]

Merci Deedee.
Et est-ce que le modèle standard de la physique des particules autorise l'inverse ?
Autrement dit, est-ce que, théoriquement, une collision de photons suffisamment énergétiques peut produire une paire proton-antiproton ?

[Resartus]

Bonjour,
Non seulement c'est possible, mais c'est même comme cela qu'on pense que tout à démarré, pendant les premières secondes du big bang
Par contre, il va être difficile de recréer cela en laboratoire*

Ensuite, le grand mystère est de savoir pourquoi on ne trouve pas dans l'univers d'aujourd'hui d'antimatière (qui a due être créée en même quantité que la matière,)

*quoique : lire ceci https://www.futura-sciences.com/scie...re-labo-53755/

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

il va être difficile de recréer cela en laboratoire*

En effet. L'interaction photon-photon a une section efficace rikiki. De plus il peut y avoir des soucis avec la conservation de la quantité de mouvement. En physique des particules toute interaction est réversible.... mais ça ne veut pas dire qu'elle se produit facilement !!!

Joli le lien, Schwinger va applaudir depuis sa tombe (le processus portant son nom est la création spontanée de paires e-/e+ dans un champ électrique statique, jamais observé tel quel, faut des champs trop intenses)

Ensuite, le grand mystère est de savoir pourquoi on ne trouve pas dans l'univers d'aujourd'hui d'antimatière (qui a due être créée en même quantité que la matière,)

En effet.

[andretou]

Merci Resartus pour ce lien.
Si un jour nous parvenons à produire de telles paires de particules/anti-particules à partir d'un gaz de photons, penses-tu que nous connaîtrons alors quelque chose que nous ignorons sur le photon et sa nature ? Ou connaissons-nous déjà tout ce qu'il est possible de connaître sur le photon ?

[Deedee81]

Comment veux-tu qu'on te dise si on découvrira quelque chose qu'on ne connait pas. Notre pseudo n'est pas Madame Irma.

[andretou]

Tu veux dire qu'il est possible qu'il n'y ait plus rien à découvrir sur le photon lui-même, contrairement par exemple au proton (dont il reste bon nombre de choses à découvrir, par exemple la taille exacte, la pression interne, la stabilité, etc...) ?

[Deedee81]

Tu veux dire qu'il est possible qu'il n'y ait plus rien à découvrir sur le photon lui-même, contrairement par exemple au proton (dont il reste bon nombre de choses à découvrir, par exemple la taille exacte, la pression interne, la stabilité, etc...) ?

Non, ce n'est pas ce que j'ai dit.

je veux dire qu'on ignore ce qu'on découvrira dans le futur. Je n'ai pas de boule de cristal et toute question "est-ce vous pensez qu'on va découvrir quelque chose sur le photon" est une question absurde.
(j'ai failli employer un mot moins gentil)

EDIT Tu devrais t'intéresser aux mystères actuels pas aux mystères dont on ignore même s'il y a un mystère
Exemple : https://www.pourlascience.fr/sd/phys...dard-21713.php

[andretou]

Pourquoi la question "reste-t-il des choses à découvrir sur le photon ?" serait absurde alors que la question "reste-t-il des choses à découvrir sur le proton ?" ne l'est pas ?

[coussin]

Parce que le proton est une particule composite compliquée dont les caractéristiques sont dictées par la QCD.
Le photon est, lui, élémentaire et je dirais la plus simple des particules élémentaires avec la plupart de ses nombres quantiques à 0 (sauf le spin...)

[Deedee81]

En effet on sait déjà que le proton est compliqué et qu'il y a encore du travail.

Le photon on n'a aucun élément ni théorique ni expérimental qui pourrait nous guider vers des nouveautés. Donc sur "va-ton découvrir quelque chose", tout ce qu'on peut répondre est on ne sait pas.

Andretou, je répète : ne t'intéresse pas au futur ou alors va faire un tour sur un forum de voyance et d'astrologie, ici on discute de ce qu'on connait ou des inconnues actuelles.
(edit ou de futurologie a ne pas confondre avec "Futura" )

[andretou]

Mais qu'en est-il alors de la question : "reste-il des choses à découvrir sur l'électron ?"

[andretou]

Le photon on n'a aucun élément ni théorique ni expérimental qui pourrait nous guider vers des nouveautés. Donc sur "va-ton découvrir quelque chose", tout ce qu'on peut répondre est on ne sait pas.

Ok ! Donc a priori il ne reste rien à découvrir sur le photon. C'est correct ?

[coussin]

Mais qu'en est-il alors de la question : "reste-il des choses à découvrir sur l'électron ?"

Pas grand chose à découvrir non plus... La seule curiosité de l'électron est son possible moment dipolaire (qui, quand on sait que l'électron est donné ponctuel, peut choquer )

[coussin]

Ok ! Donc a priori il ne reste rien à découvrir sur le photon. C'est correct ?

Oui. Le modèle standard est une théorie pas mal consistante, qui se tient (surtout depuis le boson de Higgs).
Y a que les cordistes ou les cosmologues (avec la matière noire...) qui veulent absolument y ajouter des trucs inutiles...

[Deedee81]

Pas grand chose à découvrir non plus... La seule curiosité de l'électron est son possible moment dipolaire (qui, quand on sait que l'électron est donné ponctuel, peut choquer )

Et il est bien connu.

Ok ! Donc a priori il ne reste rien à découvrir sur le photon. C'est correct ?

C'est mieux dit

Pour l'électron :

Il y a des anomalies liées à la taille du proton mesurée avec des électrons ou muons, mais si mystère il y a c'est plutôt lié au muon ou au proton (ou à des aspects expérimentaux mal compris). L'électron est trop bien connu pour qu'il soit responsable de l'anomalie. Donc on ne s'attend pas à des surprises.

[Deedee81]

Oui. Le modèle standard est une théorie pas mal consistante, qui se tient (surtout depuis le boson de Higgs).
Y a que les cordistes ou les cosmologues (avec la matière noire...) qui veulent absolument y ajouter des trucs inutiles...

En fait le Modèle Standard : on en a marre qu'il soit si bien vérifié Ils en parlent dans le lien que j'ai donné

(EDIT quand on pense que les développements perturbatifs de l'électrodynamique quantique sont divergents, divergence asymptotique à énergie énorme, je parle de la somme de tous les diagrammes, il est effarrant que.... ça marche si bien. On pensait que la limite était à peu près à l'énergie du LHC : pas de chance, ça marche encore)

[andretou]

Ok ! Donc a priori il ne reste rien à découvrir sur le photon.

Cela n'est-il pas confirmé par la violation des inégalités de Bell par le photon, qui prouve qu'il n'existe pas au sein du photon, ni hors du photon, de variables cachées (au sens de Bell-Einstein), ou encore que les équations de la MQ sont complètes, c'est-à-dire qu'elles intègrent toute l'information concernant le photon ?
Autrement dit, le fait que les inégalités de Bell soient violées ne prouve-t-il pas qu'aucune information sur le photon ne nous échappe ?

[andretou]

Cela n'est-il pas confirmé par la violation des inégalités de Bell par le photon, qui prouve qu'il n'existe pas au sein du photon, ni hors du photon, de variables cachées (au sens de Bell-Einstein), ou encore que les équations de la MQ sont complètes, c'est-à-dire qu'elles intègrent toute l'information concernant le photon ?
Autrement dit, le fait que les inégalités de Bell soient violées ne prouve-t-il pas qu'aucune information sur le photon ne nous échappe ?

Ah non, flûte ! L'intrication fonctionne aussi avec des atomes, donc les inégalités de Bell sont violées aussi avec des atomes ; or il reste de nombreuses choses à connaître sur les atomes...

[Deedee81]

Salut,

Ben oui, tout ce que confirme la violation de ces inégalités c'est que l'état quantique suffit pour décrire complètement l'objet et qu'il n'est pas nécessaire de postulat des variables cachées (locales).

Mais cela ne signifie pas que l'on connaisse absolument l'état quantique de l'objet en question.

Cet état quantique prend en compte l'état lié à toute une série de grandeurs physiques : position, vitesse, spin ("rotation"), masse, charges diverses et variées. Mais rien ne dit qu'on connait parfaitement toutes les grandeurs physiques de telle ou telle particule.

Par exemple, il semble en l'état actuel qu'on sache tout sur le photon mais qui sait ce que nous dira l'avenir ??? De même pour l'électron. Par contre il y a des doutes pour le muon (qui est aussi une particule élémentaire), voir le lien donné plus haut. Ou pour le proton (complexité de sa structure interne, complexité de l'interaction forte, anomalie de la taille du proton). Ou sur les noyaux atomiques (même problème que l'interaction forte qui se manifeste dans la complexité de l'interaction nucléaire, les modèles de noyaux sont devenus très perfectionnés mais restent des approximations).

Dans son livre sur la mécanique quantique, Feynman aborde l'idée de "l'état quantique du monde" (donc de tout) pour dire que.... personne ne le connait (de mémoire je crois qu'il parlait plutôt de l'hamiltonien, mais bon, c'est du même genre). Et on ne le connaitra jamais (là sur ce point je peux être affirmatif, c'est même un théorème de la logique quantique : un système ne peut s'auto-connaitre entièrement).
EDIT non j'ai vérifié il parlait bien de l'état ou plutôt des "états de base du monde"

Il est clair que l'avenir nous réserve des découvertes voire des surprises, et pleins de trucs merveilleux ou simplement étonnants. Mais il est évidemment impossible de dire ce qu'on découvrira puisque on ne l'a pas encore découvert !!!

Mais je continue à te faire la même critique Andretou : pourquoi ne cherches-tu pas à savoir ce qu'on connait avant de te poser des questions sur ce qu'on ne connait pas ???

EDIT exemple : avant, dans le tunnel du LHC, il y avait l'accélérateur électron - positron, le LEP. Maintenant c'est le LHC proton - antiproton. Or les collisions d'électrons sont plus "pures", infiniment plus facile à analyser. Les collisions proton - antiproton c'est pleins de complications inutiles. Sais-tu seulement pourquoi avec le LHC ils sont passés au proton ? Pourquoi ne pas être resté à l'électron ? hmmmmm
P.S. S'il vous plaît pour les autres, ne donnez pas la réponse. Laissez Andretou chercher

[andretou]

avant, dans le tunnel du LHC, il y avait l'accélérateur électron - positron, le LEP. Maintenant c'est le LHC proton - antiproton. Or les collisions d'électrons sont plus "pures", infiniment plus facile à analyser. Les collisions proton - antiproton c'est pleins de complications inutiles. Sais-tu seulement pourquoi avec le LHC ils sont passés au proton ? Pourquoi ne pas être resté à l'électron ? hmmmmm
P.S. S'il vous plaît pour les autres, ne donnez pas la réponse. Laissez Andretou chercher

Je dirais que les collisions proton-proton permettent d'atteindre des énergies beaucoup plus grandes, donc de faire apparaître beaucoup plus de particules...
PS : il s'agit essentiellement de collisions proton-proton (ou ion-ion), pas proton-antiproton

[Deedee81]

Ah oui zut, c'est deux protons, enfin, ça ne change pas grand chose

Je dirais que les collisions proton-proton permettent d'atteindre des énergies beaucoup plus grandes, donc de faire apparaître beaucoup plus de particules...

L'énergie fournie dépend uniquement des klystrons qui accélèrent les particules. Alors pourquoi on atteint des valeurs plus grandes de l'énergie avec des protons qu'avec des électrons si l'énergie est imposée par des appareils qui n'ont rien à avoir avec les électrons/protons ? (épate moi )

[andretou]

Par contre il y a des doutes pour le muon (qui est aussi une particule élémentaire), voir le lien donné plus haut.

Question au passage sur le muon : en quoi se désintègre-t-il exactement ? Wikipédia indique seulement que le produit de sa désintégration comprend 1 neutrino ET 1 antineutrino...

[Deedee81]

Question au passage sur le muon : en quoi se désintègre-t-il exactement ? Wikipédia indique seulement que le produit de sa désintégration comprend 1 neutrino ET 1 antineutrino...

Il donne un électron, un neutrino muonique et un anti-neutrino électronique.

(c'est un cousin lourd de l'électron)

[andretou]

L'énergie fournie dépend uniquement des klystrons qui accélèrent les particules. Alors pourquoi on atteint des valeurs plus grandes de l'énergie avec des protons qu'avec des électrons si l'énergie est imposée par des appareils qui n'ont rien à avoir avec les électrons/protons ? (épate moi )

Peut-être à cause de l'effet synchrotron qui dissipe plus d'énergie avec un électron qu'avec un proton ?
Par ailleurs, il y a peut-être aussi une question de précision : il est beaucoup plus difficile de collisionner 2 électrons que 2 protons ?

[jacquolintégrateur]

Il est clair que l'avenir nous réserve des découvertes voire des surprises, et pleins de trucs merveilleux ou simplement étonnants. Mais il est évidemment impossible de dire ce qu'on découvrira puisque on ne l'a pas encore découvert !!!

On ne saurait mieux dire!! Cependant, je suis prêt à parier qu'il y aura toujours des coins pleins de toiles...de graphes de Feynman ou l'équivalent et que l'espoir cartésien de trouver "la formule du monde" restera Vain. Simplement parce que l'Univers s'en fout et n'a pas de cadeau à nous faire. Mais c'est peut-être ce qui rend la Science si extraordinaire: on ne verra jamais le mot:"FIN" s'afficher sur l'écran.
Cordialement

[Deedee81]

Peut-être à cause de l'effet synchrotron qui dissipe plus d'énergie avec un électron qu'avec un proton ?

Bravo ! Tu as réussi à m'épater

Par ailleurs, il y a peut-être aussi une question de précision : il est beaucoup plus difficile de collisionner 2 électrons que 2 protons ?

Non, ça ça ne change pas grand chose en fait. Les sections efficaces de collision ne sont pas extrêmement différentes, surtout à ces niveaux d'énergie.

on ne verra jamais le mot:"FIN" s'afficher sur l'écran.

Je trouverais ça triste s'il n'y avait plus rien à découvrir.

[coussin]

Bah 2 protons tournent dans le même sens dans un accélérateur circulaire. Donc, c'est relou pour les faire se collisionner
C'est le but de faire proton-antioproton.

[coussin]

Sans parler des charges électriques non nulles...