Cascade radiative

[invite49ad136a]

Bonsoir,

Lors de son expérience de choix différé de Wheeler, Alain Aspect a utilisé la cascade radiative du Krypton qui a une durée de vie de 5ns.

Existe-t-il des cascades radiatives ayant une durée de vie plus courte?

Merci pour vos réponses
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[Deedee81]

Salut,

Oui, certainement, il y a des désintégration de demi-vie extrêmement courte et donc... aussi successivement, mais je ne les connais pas (et il reste à voir si on en connait, 5 ns c'est quand même déjà vache de précision).

Pourquoi poses-tu cette question ?

Tiens, j'ignorais que Aspect avec testé l'expérience du choix différé. Tu aurais une référence là dessus (ou un autre dans le forum ).

(on est dimanche attendons lundi pour avoir plus de réponses )

[invite49ad136a]

Conférence d'Alain Aspect sur expérience à choix différé de Wheeler.

https://www.youtube.com/watch?v=_kGqkxQo-Tw

[coussin]

J'ai regardé rapidement la conf pour savoir exactement de quoi on parle...
Les 5 ns est la durée de vie d'un certain état excité du krypton. Existe-t-il des états excités de durée de vie plus courte ? Oui. La durée de vie de l'état 2p de l'hydrogène est 1.6 ns. Ceci étant dit, c'est quand même très court : des durées de vie plus petites que la ns pour un état excité sont très rares...
D'ailleurs, la durée de vie du 2p de l'hydrogène est probablement un des états excités les plus courts existant...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Je me rend compte que je n'avais pas totalement compris la question en fait. Coussin je te remercie pour ces chiffres.

Misterbreizhman, merci pour la référence. Malheureusement, 1h30 je n'aurai jamais le temps de regarder ça !!!! (surtout que là je suis au boulot)

[invite49ad136a]

Merci à tous pour vos réponse, j'espérais qu'il en existe des beaucoup plus rapide (~fs) mais tant pis.

[coussin]

Des durées de vie beaucoup plus courtes existent pour des molécules complexes car il y a beaucoup plus de canaux de désexcitation (non seulement purement électronique mais aussi vibrationnels et rotationnels). On peut y atteindre des durées de vie de l'ordre de la picoseconde.

Mais pour des atomes en phase gazeuse, c'est plutôt la nanoseconde.

[Deedee81]

Salut,

mais tant pis.

Là tu as réussi à exciter ma curiosité de petit chien. Pourquoi tiens-tu tellement à chercher des désexcitations aussi rapides ????

P.S. merci coussin, je ne savais pas pour les grosses molécules, intéressant.

[Gipfeli]

Bonjour,

il y a en fait une solution pour obtenir des cascades radiatives plus rapides. En effet, le temps de vie radiatif n'est pas une grandeur propre à l'émetteur (l'atome) mais dépend aussi de l'environnement électromagnétique. En mettant l'atome dans une cavité optique (qui a des modes différents de l'espace libre), on peut exalter l'émission spontanée de lumière et diminuer son temps de vie : c'est l'effet Purcell, bien connu en électrodynamique quantique en cavité. Il n'y a pas de valeur limite théorique pour cette accélération (en pratique, il me semble que les plus grandes valeurs atteintes sont de l'ordre de 10*000). Pour ta cascade radiative (du krypton, ou de tout autre atome ou structure émettrice), tu peux donc en principe entrer dans le domaine femtoseconde.

[invite49ad136a]

Une désexcitation aussi rapide pourrait permettre de localiser un photon avec une grande précision, et peut-être remettre en cause le principe d'incertitude...
Malheureusement, il me semble que les désexcitations dont parle Coussin ne sont pas des cascades radiatives (elles n'émettent pas de photons), ce sont des "réarrangements" internes.

[Deedee81]

Salut,

Une désexcitation aussi rapide pourrait permettre de localiser un photon avec une grande précision

Il est clairement émit pendant une courte période mais localiser le photon c'est plutôt avec un détecteur qu'on fait ça.

et peut-être remettre en cause le principe d'incertitude...

Houlà, gaffe point 6 de la charte de Futura.

Mais sinon, non, localiser très précisément une particule ne remet pas en cause le principe d'incertitude. On pourrait même localiser une particule avec une précision infinie que cela ne changerait rien.
Le principe d'incertitude (que je préfère appelé principe d'indétermination, moins connoté "mesure" et plus proche du caractère fondamental des états quantiques) est un produit entre deux écarts types (deux incertitudes). Si l'un est petit mais que l'autre est grand il n'y a pas de soucis.

Plus généralement, le principe d'incertitude n'a rien de si extraordinaire. Le fait est qu'on l'a déjà avec les ondes classiques ! Pour déterminer une longueur d'onde il faut avoir au moins quelques "oscillations", au moins une certaine largeur. Si tu prends un paquet d'onde d'une certaine longueur et d'une certaine longueur, une ch'tite transformation de Fourier pour voir le spectre, un cht'tit calcul statistique et tu peux avoir l'écart type de précision sur la longueur du paquet et sur la longueur d'onde. Et ça .... c'est une relation d'incertitude. C'est un théorème assez banal de la théorie de Fourier.

Comme les particules ont un comportement ondulatoire, un petit coup de relation de de Broglie (liant impulsion et longueur d'onde) et hop tu as la relation de Heisenberg.

(on trouve ça partout dans les bouquins ou sur le net, exemple : https://www.yumpu.com/fr/document/vi...-paquet-dondes )

Revenons à notre photon. Si tu peux le localiser avec une grande précision, alors sa longueur d'onde/fréquence sera très imprécise. A la fois pour des raisons classiques (si tu raisonnes avec les ondes et Maxwell) et pour des raisons quantiques (principe d'incertitude).

Et de fait les états excités ont ont une incertitude sur leur énergie du fait qu'ils ne sont pas réellement des état stationnaires. Cela donne une raie spectroscopique qui n'est pas infiniment fine. Et elle est d'autant plus large que l'état excité est instable et se désexcite rapidement. On appelle cela la "largeur naturelle" de la raie. On en parle ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Raie_spectrale

Où on dit d'ailleurs que c'est souvent difficile à observer car les raies s'élargissent par agitation thermique/effet Doppler. Il faut des états très instables et travailler à très basse température.

Enfin, rappelons aussi qu'en mécanique quantique on peut déduire le principe d'incertitude à partir des lois de commutation des observables (c'est dans tout bon bouquin). Et ces lois de commutation sont vraiment le fondement des propriétés quantiques et la physique quantique est la théorie la mieux validée expérimentalement de tous les temps tant pour l'avoir testée sous tous les angles que pour la précision (rappelons la mesure du moment magnétique anomal : 14 chiffres significatifs (tant le calcul que la mesure) : c'est absolument extraordinaire !!!!!

On ne sait pas tout et beaucoup reste à comprendre, à découvrir, à remettre en cause. Mais :
- ce n'est ni aussi simple
- ni là où la plupart des amateurs le croient
EDIT wikipedia a aussi une page (beaucoup plus complète en anglais) avec les problèmes ouverts en physique

[Deedee81]

On ne sait pas tout et beaucoup reste à comprendre, à découvrir, à remettre en cause. Mais :
- ce n'est ni aussi simple
- ni là où la plupart des amateurs le croient
EDIT wikipedia a aussi une page (beaucoup plus complète en anglais) avec les problèmes ouverts en physique

Si tu veux devenir célèbre (et riche en créant une start-up) découvre pourquoi les supraconducteurs haute-température le sont (supraconducteur). Car malgré des tonnes de recherches expérimentales et théoriques on ne le sait toujours pas.

Ce qu'on sait (entre autre) :
- Les différentes propriétés de la supraconductivité ont été vérifiées (ils sont, les HT, typiquement de type II avec vortex pour les lignes de champ magnétique et tout ça)
- Les paires de Cooper transmettent le courant supraconducteur, c'est vrai aussi des supraconducteurs HT, cela a été vérifié
- L'énergie de liaison d'une telle paire et faible et l'agitation thermique détruit ces paires au-delà d'environ -200 degrés (et encore, là, à très haute pression) et pourtant ça marche !
- Le magnétisme est un poison pour les supraconducteurs : ils perdent leur supraconductivité en champ fort et la présence d'un ferromagnétique comme le fer empêche la supraconductivité normale. Et pourtant il existe des supra HT... avec du fer et là au contraire le magnétisme semble jouer un rôle important

Découvrir le comment du pourquoi y compris la modélisation théorique/mathématique permettrait avec un peu de réflexion et un bon calculateur de rechercher in silico (puis en labo) des supra très haute température, à pression et température ambiante et surtout.... ductiles (les supra HT ont un gros défaut, ce sont des céramiques, ils sont cassant). Le graal du domaine.

Tout ceci pour compléter ma liste des remises en causes/découvertes :
- ce n'est ni aussi simple
- ni là où la plupart des amateurs le croient
- les avancées intéressantes sont souvent très différentes de ce que pense le grand public (et la vulgarisation, plus tape à l'oeil que pragmatique)
(exemple : ma passion est la gravité quantique au niveau théorique.... mais c'est pas avec ça que je deviendrai riche et probablement pas célèbre)

[XK150]

D'autre part , pour rendre ce fil compréhensible , Alain Aspect a utilisé la cascade radiative du 40Ca .
Le krypton n'est là que pour les ions du laser d'excitation . Voici le schéma de la désexcitation du 40Ca utilisé :
https://www.researchgate.net/figure/...fig2_337945267

[Deedee81]

D'autre part , pour rendre ce fil compréhensible , Alain Aspect a utilisé la cascade radiative du 40Ca .
Le krypton n'est là que pour les ions du laser d'excitation . Voici le schéma de la désexcitation du 40Ca utilisé :
https://www.researchgate.net/figure/...fig2_337945267

Holà, oui, bien vu. Merci pour la référence