E=mc²... comment le comprendre ?

[Anonyme007]

Il me semble que personne ne peut fournir une réponse à cette interrogation à l'heure actuelle.
Ce qu'on sait faire, aujourd'hui, est de transformer la matière en énergie, mais transformer de l'énergie en matière, cela relève pour le moment, de la science fiction.
On peut observer un truc dans la nature, qui ressemble à cette phénoménologie,
Le phénomène que tu décrit se produit lorsque par exemple, un volcan éjecte une lave, lors d'une éruption volcanique. Cette lave, n'est pas dû à mon avis, à une fusion à très haute température d'un grand rocher souterrain ou d'un sédiment, en fragmentation, mais, une sorte de Plasma, qui est en phase de se transformer en une roche, après refroidissement. C'est donc, un vrai prototype, illustrant le passage d'un état gazeux, en énergie libre comprimée sur une portion assez réduite de l'espace, en état solide., donc, à de la matière.
-----

[titijoy3]

ce que dit l'IA quand on lui pose la question "à t'on réalisé la création de matière à partir d'énergie?"

"Oui, la création de matière à partir d'énergie a bien été réalisée en laboratoire, conformément à la célèbre équivalence masse-énergie d'Einstein (\(E=mc^2\)).

comment cela fonctionne t'il ? L'équivalence : La masse et l'énergie sont deux formes d'une même réalité physique ; l'énergie peut se convertir en matière et inversement.*[url]www.matierevolution.fr

processus : En faisant entrer en collision des photons (particules de lumière) ou des particules hautement énergétiques, les physiciens peuvent matérialiser cette énergie sous forme de paires de particules (comme un électron et son antiparticule, le positon). C'est l'application du processus de Breit-Wheeler, prédit théoriquement en 1934

Exemples de réalisationsEn physique des particules : Dans les grands accélérateurs comme le collisionneur RHIC du Brookhaven National Laboratory aux États-Unis, des ions d'or accélérés presque à la vitesse de la lumière génèrent des champs électromagnétiques si intenses qu'ils produisent des collisions de photons créant de la matière"

[gts2]

mais transformer de l'énergie en matière, cela relève pour le moment, de la science fiction.

Non, cela existe et ce n'est pas vraiment nouveau.

[gts2]

je n'ai aucune idée si l'équation est une énergie totale seulement d'un système conservatif.

Cela peut parfaitement être l'énergie d'une particule accélérée et alors p et E dépendent du temps.

[pm42]

Je vais essayé de mettre dans un croquis, ce que je cherche à savoir.

Cela donne surtout l'impression que tu n'as lu absolument aucune réponse et que tu cherches désespérément à donner du sens aux affirmation de ton prof qui n'en ont pas.

Au passage, on ne crée pas des atomes mais des particules. Un atome lui est composé de plusieurs particules.

et à quelle vitesse si ce n'est c² ?

c² n'est pas du tout une vitesse, etc.

[gts2]

D'accord. Donc on va expliquer cette notion de base à un lycéen en lui faisant un cours d'électrodynamique quantique???

Il ne s'agit pas d'expliquer cette notion de base à un lycéen mais de répondre à @pm42 qui disait que c'était récent.

[gts2]

Je vais essayé de mettre dans un croquis, ce que je cherche à savoir.
- d'un côté " E ",à un instant "t" ( seul au mode )
- puis, une " action " sur cet énergie
- résultat de l'action : la formation de l'Atome

Le problème est là dès le départ : "l'énergie seule au monde" cela n'existe pas (je reste dans un cadre simple, relativité restreinte), c'est l'énergie de qqch.
Encore une fois (mais cela dévie vers de la physique nucléaire), on ne peut former un atome ainsi.

Ce qui peut se faire : un photon d'énergie E rencontre qqch et peut générer une paire de particules.
Je ne me lancerai pas à décrire l'"action" qui a lieu.

[rooney]

@pm42
- "impression que tu n'as lu absolument aucune réponse"
faux : mais beaucoup de réponses ne concernent pas directement ma question, même si elles sont justes ou approchant du juste.

Pour plus de précision sur l'objet de ma question j'ai fait un graphique.
Celui-ci ne relève pas d'une thèse sur la physique nucléaire, mais de la pure logique.
ce graphique se résume en une question : "c'est quoi l'action"
Je ne demande pas des équations, mais une réponse facile à comprendre.

Je lis les réponses et je trouve dans la tienne :
- " Un atome lui est composé de plusieurs particules."
personne n'en doute, mais là aussi, ça ne fait pas parti de ma question, vu que le principe que j'ai posé c'est, à la base, de simplifier au maximum"

La question est hyper simple :
question : "c'est quoi l'action" qui a amené l’énergie à produire un atome (les particules qui le composent)

et pour prouvé que je lis TOUT ce que vous répondez, je citerais "titijoy3"
car dans sa réponse il y a quasiment la réponse à ma question.
TOUTE sa réponse est à considérer. Je n'ai donc pas besoin de la copier/coller

Le fait qu'on évoque la collision de 2 photons, ça suggère quand même pas mal l'idée de vitesse.
Donc, l'idée de mon prof, elle n'était pas si bête que ça.

avec un bémol quand même :
2 photons qui se percutent de face, la vitesse finale, ce n'est pas "c²" mais "2 fois c "

[gts2]

Pour plus de précision sur l'objet de ma question j'ai fait un graphique.
Celui-ci ne relève pas d'une thèse sur la physique nucléaire, mais de la pure logique.

Sauf que, comme déjà indiqué, le début le E entouré d'un rond n'a pas de sens.

ce graphique se résume en une question : "c'est quoi l'action"
Je ne demande pas des équations, mais une réponse facile à comprendre.

Le deuxième problème est là, car cela ressort plutôt de l'épistémologie que de la physique.
Et là, je me sens démuni, je viens d'acheter Insaisissable énergie de Marc Lachièze-Rey, j'y verrai plus clair, peut-être, après mais cela demande un certain temps.

[Anonyme007]

La question est hyper simple :
question : "c'est quoi l'action" qui a amené l’énergie à produire un atome (les particules qui le composent)

L'action ne peut pas être dévoilée, parce que, comment manie-t-on physiquement une énergie par la voix de l’expérience ? Comment la contrôle-t-on ? Je ne sais pas comment fonctionne les centrales nucléaires qui sont responsables de contrôler les réactions nucléaires, et transformer une opération dangereuse qui peut causer une déflagration tragique, en un mouvement d'énergie plus souple qui contrôle l'effet de ces déflagrations ''en douceur''. On ne m'as jamais laisser une chance de visiter un réacteur nucléaire pour pouvoir répondre à votre question.

A mon avis, et de point de vue de la physique statistique, l'action est d'une manière ou d'une autre, une action spontanée qui relève de la thermodynamique, et de la théorie de l'information, comme l'entropie, qui permet de se placer d'un état trop mouvementé et aléatoire, à un état de plus en plus en ordre.

[pm42]

@pm42
- "impression que tu n'as lu absolument aucune réponse"
faux : mais beaucoup de réponses ne concernent pas directement ma question, même si elles sont justes ou approchant du juste.

Non, pas faux du tout et c'est ce que je disais : tu ne fais pas l'effort de comprendre et donc tu reposes ta question en boucle.
Cette question est basée sur une image fausse qui t'a été donnée et à laquelle tu refuses de renoncer.

ce graphique se résume en une question : "c'est quoi l'action"

Là aussi, erreur de fond : ton graphique ne dit rien de spécial et tu veux penser en terme "d'action" ce qui ne s'applique pas. On parle de photons qui interagissent et donc de choses compliquées qui ne s'expriment pas à coup de compression, vitesse, etc.

Le fait qu'on évoque la collision de 2 photons, ça suggère quand même pas mal l'idée de vitesse.
Donc, l'idée de mon prof, elle n'était pas si bête que ça.

Non parce que personne n'a parlé de collision de photons, autre chose qui n'a pas de sens. On a parlé d'interaction ce qui est différent. Un photon n'est pas une petit boule matérielle.
Et comme je disais, tu es vraiment accroché à ce que ton prof t'a dit alors que c'est du grand n'importe quoi.

2 photons qui se percutent de face, la vitesse finale, ce n'est pas "c²" mais "2 fois c "

Non plus. On ne peut pas décrire les interactions de photons comme ça du tout.
Déjà, tu viens d'écrire "2 fois c" alors que justement, rien ne peut aller plus vite que c.

[trebor]

Bonjour à tous,
J'ai cherché pour trouver une explication la plus simple possible (sans formule compliquée, quasi impossible) pour expliquer pourquoi C².
En vidéo soit à partir du début ou après 2'10" ou 4'10, car il y a un peu de pub et ensuite visionner jusqu'au bout.
A vous de voir et de juger.
https://www.youtube.com/watch?v=xmO6TvyAnrk

[ThM55]

La production de particules à partir de deux photons est le processus inverse de l'annihilation électron-positron, son renversé dans le temps. C'est trivialement possible puisque l'électrodynamique quantique est symétrique sous T. Mais c'est beaucoup plus difficile à préparer: il faut faire converger deux photons gamma avec exactement les quadrivecteurs qui conviennent. C'est une prouesse expérimentale. Contrairement à l'annihilation électron positron, pour cela il suffit d'avoir d'avoir une source de positrons, les électrons il y en a partout, et on fait cela tous les jours dans les PET-scans. Mais il ne s'agit pas de "comprimer de l'énergie". C'est bien l'énergie de quelque chose (deux ou plusieurs photons), des choses qui entrent en interaction et produisent aléatoirement une transformation en paires électron-positron. Ce n'est pas différent d'une collision proton-proton qui produit des pions, ou des paires de leptons-anti leptons. Et dire que la vitesse de la lumière détermine "la vitesse de la manip", ou que cela doit se faire "à la vitesse de la lumière", c'est une absurdité.

[ThM55]

Dans une autre direction, il y a aussi l'effet Schwinger: un champ électrique très intense peut rendre le vide instable et produire des paires particule-antiparticules. Le champ doit être énorme, la théorie prédit cela pour un champ de V/m, irréalisable bien entendu par les moyens de l’électrotechnique. Mais il y a des projets pour le faire au moyen de lasers très puissants, je crois que l'Ecole Polytechnique est active là dedans mais je ne connais pas les détails. C'est intéressant sur le plan théorique pour comprendre ce qu'est le vide quantique.

Mais encore une fois, ce n'est qu'une conversion d'énergie, et on ne produira certainement pas "des atomes". L'énergie est présente dans le champ, elle est convertie en énergie de masse des particules et en leur énergie cinétique.

[Anonyme007]

Dans une autre direction, il y a aussi l'effet Schwinger: un champ électrique très intense peut rendre le vide instable et produire des paires particule-antiparticules. Le champ doit être énorme, la théorie prédit cela pour un champ de V/m, irréalisable bien entendu par les moyens de l’électrotechnique. Mais il y a des projets pour le faire au moyen de lasers très puissants, je crois que l'Ecole Polytechnique est active là dedans mais je ne connais pas les détails. C'est intéressant sur le plan théorique pour comprendre ce qu'est le vide quantique.

Mais encore une fois, ce n'est qu'une conversion d'énergie, et on ne produira certainement pas "des atomes". L'énergie est présente dans le champ, elle est convertie en énergie de masse des particules et en leur énergie cinétique.

Comment parvient-on à effectuer expérimentalement une collision en deux photons, alors, qu'un photon est non localisable dans l'espace, d'après le principe d'incertitude d'Heisenberg ?

[coussin]

On croise 2 faisceaux laser ?
C'est bien beau cette histoire de non-localisation mais bon... C'est du bon sens de penser que les photons d'un laser sont dans le faisceau.

[Anonyme007]

On croise 2 faisceaux laser ?
C'est bien beau cette histoire de non-localisation mais bon... C'est du bon sens de penser que les photons d'un laser sont dans le faisceau.

Oui, mais lui, il parle de deux photons isolés. Comment parviendrait -on à isoler deux photons pour les mettre en collision ?

[coussin]

Utiliser des sources à photon unique au lieu de lasers ? Ça devient impossible puisque dans ces sources on ne sait pas quand un photon est émis. Alors pour en avoir 2 au même endroit au même instant...
Mais en ce qui concerne la diffusion photon-photon, la section efficace est tellement ridiculeusement petite qu'on veut au contraire des intensités gigantesques.

[Anonyme007]

Utiliser des sources à photon unique au lieu de lasers ?

Ah oui, comme dans l'expérience de fente de Young en mécanique quantique, j'imagine. Oui, ça peut marcher.

[gts2]

Oui, mais lui, il parle de deux photons isolés. Comment parviendrait -on à isoler deux photons pour les mettre en collision ?

L'interaction photon-photon ne se fait pas avec des lasers, en envoyant un photon sur un autre, mais dans des accélérateurs de particule, voir par ex. pourlascience

[Anonyme007]

L'interaction photon-photon ne se fait pas avec des lasers, en envoyant un photon sur un autre, mais dans des accélérateurs de particule, voir par ex. pourlascience

Oui. Voilà. Merci beaucoup gts2.

[rooney]

à partir de la vidéo de Trebor #42, j'ai regardé d'autres vidéos.
dans celle de #42 la démonstration est dans le sens soit l'atome déjà formé, soit atome à casser.
Un autre vidéo, à failli répondre à ma question : " quelle action ? "
(même si cette question paraît débile pour certains).
à 2 doigts parce que durant une bonne partie de la vidéo ça parlait de "énergie piégée" ou "concentrée" ou "stockée" dans les atomes.

Ce qui, selon ma logique idiote, si elle est stockée, piégée, concentrée, forcement il y a eu l'action de stockage, piégeage ou de concentration.

La question est comment ?

Perso, quand je stocke de l'essence dans mon réservoir, je ne me dis pas, E=m² et PAF! mon réservoir est plein !
Je me dis qu'il va falloir que je prenne le tuyau et que j'appuie sur la gâchette et que j'arrête de remplir au bon moment.
Et, vous pouvez me croire, le remplissage du réservoir obéi lui aussi à E=mc²
petite remarque au passage :
je ne le rempli pas à la vitesse de la lumière, mais pendant.... un certain temps ... (comme le fût du canon)
le temps y est donc pour quelque chose

[gts2]

[QUOTE=rooney;7381 (même si cette question paraît débile pour certains).[/QUOTE]
Je n'ai pas dit débile mais en dehors de la physique ; « Hypotheses non fingo » disait Isaac Newton qu'on peut difficilement traiter de débile.

[titijoy3]

à partir de la vidéo de Trebor #42, j'ai regardé d'autres vidéos.
dans celle de #42 la démonstration est dans le sens soit l'atome déjà formé, soit atome à casser.
Un autre vidéo, à failli répondre à ma question : " quelle action ? "
(même si cette question paraît débile pour certains).
à 2 doigts parce que durant une bonne partie de la vidéo ça parlait de "énergie piégée" ou "concentrée" ou "stockée" dans les atomes.

Ce qui, selon ma logique idiote, si elle est stockée, piégée, concentrée, forcement il y a eu l'action de stockage, piégeage ou de concentration.

La question est comment ?

Perso, quand je stocke de l'essence dans mon réservoir, je ne me dis pas, E=m² et PAF! mon réservoir est plein !
Je me dis qu'il va falloir que je prenne le tuyau et que j'appuie sur la gâchette et que j'arrête de remplir au bon moment.
Et, vous pouvez me croire, le remplissage du réservoir obéi lui aussi à E=mc²
petite remarque au passage :
je ne le rempli pas à la vitesse de la lumière, mais pendant.... un certain temps ... (comme le fût du canon)
le temps y est donc pour quelque chose

t'es tu renseigné sur la théorie du big bang et sur la nucléosynthèse stellaire ?

[pm42]

Ce qui, selon ma logique idiote, si elle est stockée, piégée, concentrée, forcement il y a eu l'action de stockage, piégeage ou de concentration.

C'est étonnant de s'obstiner à ce point.

Perso, quand je stocke de l'essence dans mon réservoir, je ne me dis pas, E=m² et PAF! mon réservoir est plein !

Comme déjà dit, la physique à ce niveau n'a rien à avoir avec ton expérience de tous les jours.
Tu expliques aux pilotes d'avion qu'ils doivent mettre leur clignotant pour tourner dans le ciel parce que c'est ce que tu fais avec ta voiture ?

Comme je disais, tu n'as pas lu un seul message. Tu les as parcouru pour rester enfermé dans ta vision et donc tu ne pourras jamais comprendre.

[rooney]

Le big bang est largement remis en doute aujourd'hui. Ne serait ce que par l’accélération toujours plus importante des étoiles éloignées et de la répartition des amas de galaxies dans l'Univers connu qui ne correspond pas à une explosion.
Le nucléosynthèse stellaire synthétise de nouveaux noyaux mais ne dit rien sur la formation de l'atome à partir de la seule Énergie (atome qui contient un bon paquet d'éléments encore plus petit et souvent SANS masse).

Je vois pas où est mon obstination : je veux simplement savoir "par quelle action l'énergie devient atome" ?
Si tu ne sais pas me répondre, tu n'es pas obligé de me traiter d'obstiné.
Cette question n'est pas répondu, même après tous les alignements de formule.

Quant aux pilotes d'avions, laisse moi te dire que pour les convaincre d'être des obstinés, il faudra te lever de bonne heure.
Ils ont pour principe de ne rien faire sans avoir compris le pourquoi du comment. ce n'est pas de l'obstination c'est du bon sens.
Avaler comme des vérités des instructions qui pourraient s'avérer foireuses ça pourrait vite les conduire au désastre, eux et leurs passagers
S'ils n'avaient pas cette tournure d'esprit, je te conseille de ne pas monter dans leur avion.

Et ce n'est pas parce que tu prétends que je ne lis pas que c'est une vérité... tu n'es pas chez moi et, à part madame Soleil, personne ne peut affirmé que je ne consulte pas les réponses.

D'ailleurs, si toi, tu les as lu, tous, dis moi où il est répondu clairement quelle est "l'action pour transformer l'énergie en atome"

ceci dit, je te remercie quand même de t'être intéressé à ma question.
ça me donne aussi l'occasion de remercier tout le monde dans ces messages.

[Ernum]

Salut,

Le big bang est largement remis en doute aujourd'hui. Ne serait ce que par l’accélération toujours plus importante des étoiles éloignées et de la répartition des amas de galaxies dans l'Univers connu qui ne correspond pas à une explosion.
...

ça tombe bien le big bang n'est pas une explosion. Et c'est justement l'observation de la fuite des galaxies qui est à l'origine de ce(s) modèle(s). C'est étonnant, je ne sais pas d'où tu sort que le "big bang" est largement remis en doute?

[rooney]

@ pm42

Juste pour ton info :
en aviation, il n'y a pas de clignoteurs pour indiquer que tu vas tourner à droite ou à gauche, ou même que tu vas monter ou descendre.
Par contre, c'est de la responsabilité du Pilote de regarder dehors, à droite, à gauche en bas et en haut, avant de changer de trajectoire.
en plus, bien sûr des infos que lui a donné la Tour.

Donc, oui, c'est vrai, rien à voir avec les voiture, mais le bon sens est de mise, en voiture comme en avion .... et comme en tout, d'ailleurs.

[trebor]

Une autre vidéo qui montre que l'énergie est présente dans la masse et qu'elle se libère lorsque l'interaction (liaison) est libérée entre les protons et les neutrons qui composent l'atome.
La masse additionnée des protons et des neutrons est supérieure à la masse total de celle du noyau de l'atome, cette différence (manque de masse), c'est l'énergie qui a permis le maintien les protons afin de rester liés (collés par 230 N = 23 kg), malgré qu'ils sont tous de charge positive qui logiquement les protons devraient tous se repousser.
Briser cette colle entre les protons ne libère qu'une faible énergie.
La plus forte énergie (l’interaction forte) se trouve à l'intérieur de ce qui compose les protons et les neutrons, les quarks et les gluons.
Voir à 2'54" de la vidéo
https://www.youtube.com/watch?v=If_QcAy3ILY

[ThM55]

Je pense avoir répondu à la question. Mais le contenu de ma réponse n'est peut-être pas accessible si on n'a pas quelques notions sur les processus décrits par (au minimum) l'électrodynamique quantique et les diagrammes de Feynman. Le problème c'est qu'il faut comprendre pas mal de choses comme l'existence d'un sommet où se rencontrent une ligne de photon et deux lignes de fermions, comment cela provient directement des lois de l'électromagnétisme et de leur quantification, les symétries qui existent (la ligne d'électron peut être dirigée vers le passé et alors représenter un positron), etc.

C'est sans doute nébuleux, mais cela explique les mécanisme par lequel deux photons peuvent se matérialiser en une paire lepton-antilepton.

Comment expliquer tout cela en ne faisant appel qu'au simple bon sens de l'expérience quotidienne? Je ne vois pas. Feynman prétendait pouvoir le faire, donc je renverrais à son petit livre: Lumière et Matière, une étrange histoire: https://www.amazon.fr/Lumi%C3%A8re-m...s%2C205&sr=8-1

Mais je doute que cela suffise.