Atomes | Dr. Goulu

Un atome peut-il aller à la vitesse de la lumière ?

Wed, 29 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

non, mais pas loin.

Pour rappel, une particule ayant une masse au repos, comme le proton qui est le noyau d’un atome d’hydrogène, aurait une énergie infinie à la vitesse de la lumière. Et comme on n’a pas d’énergie infinie dans cet univers, la vitesse de la lumière est une limite aussi mathématique que physique : inatteignable.

Dans le LHC du CERN on accélère des protons à une vitesse de 99,9999991% de la vitesse de la lumière. On y accélère aussi des noyaux d’atomes de plomb à peu près à la même vitesse.

Un rayon cosmique, la a été mesurée à une vitesse estimée 0,999999999999999999999995 % de la vitesse de la lumière. C’était un proton aussi, et on a aucune idée de ce qui peut accélérer un proton à une telle vitesse.

Pour des atomes complets, avec électrons en orbite, c’est théoriquement la même chose mais il n’existe pas de processus qui permette de les accélérer à des vitesses relativistes. J’imagine qu’on pourrait combiner un accélérateur de protons et un accélérateur d’électrons pour former des atomes une fois accélérés, mais je ne sais ni si ça a été fait, ni à quoi ça pourrait servir …

D ou provient les métaux uranium et plutonium pour la conception d arme atomique ou nucléaire est ce un minerais qui provient des mines où est ce un procédé chimique des atomes ?

Fri, 24 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’ se trouve dans la nature, mais avec seulement 0.72% de l’isotope fissile qui est utilisé dans les bombes. Il faut “ fortement pour qu’il compose au moins 20% mais idéalement 90% de la charge. Il y a divers procédés pour séparer l’U235 des 99% d’U238, notamment les fameuses centrifugeuses …

Le ne se trouve pas dans la nature car la demi-vie de ses isotopes est trop courte. Les militaires utilisent le qui est produit dans les centrales nucléaires “civiles” lorsque les neutrons produits par la fission de l’U235 l’U238.

De là à penser que les militaires ont encouragé la filière “uranium” du nucléaire civil plutôt que , il n’y a qu’un tout petit pas…

Quand vous entendez “atomique”, “nucléaire” ou “isotope”, vous pouvez (presque) oublier la chimie. La chimie concerne les réactions qui font intervenir juste les couches superficielles des électrons, alors que pour transformer la matière, il faut modifier le noyau atomique avec des réactions physiques à beaucoup plus haute énergie. C’est ce que n’avaient pas compris les alchimistes.

Notes de bas de page

Comment les forces électromagnétiques des atomes qui s'excercent dans chaque cellule de l'organisme sont parfaitement equilibrees ?

Thu, 16 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les ne sont pas vraiment électromagnétiques, plutôt .

La plus simple, la , est purement , mais la qui lie les donne lieu à un bien plus complexe. L’eau en est l’exemple le plus simple, mais beaucoup de molécules organiques sont polaires et interagissent par des liaisons de van der Waals ou des .

D’autre part, si les forces qui s’exercent sur un atome sont parfaitement équilibrées, il ne bouge pas. Les forces interatomiques dans un caillou sont beaucoup mieux équilibrées que dans n’importe laquelle de vos cellules.

Car la vie se caractérise justement par la présence de réactions chimiques permanentes qui n’arrêtent pas de casser des liaisons, d’en recréer d’autres dans un déséquilibre permanent.

Par exemple, Le que les plantes utilisent pour synthétiser leur propre matière à partir du CO2 de l’air et de l’énergie que la fournit sous forme d’ ressemble à ça:

Et ça c’est en résumé, parce que si vous parcourez l’article vous verrez le détail de chaque réaction…

Ce cycle se produit des milliards de fois par seconde dans chaque petite cellule végétale, traitant une misérable molécule de CO2 à la fois pour produire les molécules que de très nombreux autres cycles de ce genre utiliseront dans des milliards de cellules pour produire un séquoia millénaire si tout va bien, ou du tofu pour végétariens au pire.

Si tout à coup ces mécanismes manquent de CO2, d’eau, de lumière ou d’autres molécules nécessaires aux déséquilibres qui les font grandir, se reproduire, bref vivre, ben là les forces sur les atomes s’équilibrent : ils meurent et deviennent poussière, fossile, ou crotte.

Si les atomes de toute matière sont en mouvement perpétuel, comment peut-il exister des objets de forme permanente, comme les empreintes fossiles ?

Thu, 16 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Nous qui vivons 100 ans si tout va bien avons tendance à appeler “permanent” ce qui dépasse un peu cette durée, mais tout est relatif …

Les empreintes fossiles s’usent assez vite une fois qu’elles sont à l’air libre, sous l’effet de l’érosion par l’eau, le vent, et la bêtise humaine.

Mais pendant quelques milliers ou millions d’années elles ont été protégées en étant recouvertes de sédiments qui ont durci avec la pression des couches qui se sont superposées. Entre solides, la est très lente.

Quelqu'un aurait il déjà entendu parler de l'apparition d'un moment électrique dipolaire dans les atomes plongés dans un champ de gravitation ?

Wed, 18 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Non, mais une petite recherche donne des choses comme ça : ou

Le premier est construit sur l’hypothèse que l’antimatière “tombe vers le haut” (Les expériences Alpha-G et GBAR du CERN vont confirmer si les premiers résultats montrant qu’elle tombe “normalement” sont corrects)

Le second part de l’idée intéressante que le centre de gravité d’une coque hémisphérique se déplace avec la vitesse de rotation par effet relativiste. Mais il ne mentionne pas le …

A première vue ça semble un peu “ ” …

Notes de bas de page

Comment les scientifiques ont-ils su que casser un atome libérerait autant d'énergie avant de le faire pour la première fois ?

Wed, 23 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La science progressant (presque) toujours à partir d’expériences, c’est l’inverse qui s’est produit.

La naturelle de l’ a été découverte en par , suivi par pour le . Dans la mesure où ces expériences génèrent clairement des très puissants, ces gens ont tout de suite compris que beaucoup d’énergie était dégagée, mais sans comprendre pourquoi.

Ce n’est qu’en 1938 que la artificielle a été découverte, notamment par :

La possibilité que l’ se brise en éléments plus légers sous l’effet d’un bombardement de neutrons avait été suggérée plusieurs années auparavant, notamment par en 1934 . La première explication théorique de ce phénomène fut apportée par Lise Meitner et son neveu en février 1939, en employant le de pour décrire le noyau atomique. Ils expliquèrent comment le noyau d’uranium peut se scinder en deux parties, un noyau de et un de , tout en éjectant plusieurs et une grande quantité d’ . Ces prédictions furent confirmées expérimentalement par Frisch.

Si les atomes n'interagissent jamais, comment s'effectue l'annihilation de la matière par l'antimatière ?

Sun, 15 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Autour des noyaux de matière se trouvent des électrons. Autour des noyaux d’antimatière il ya des positons.

En cas de contact, possible car les atomes et antiatomes sont neutres :

Maintenant les noyaux ont des charges opposées, ils s’attirent et l’ proton-antiproton fait le reste
Je ne sais pas si l’ s’annihile avec le neutron, mais apparemment il interagit avec le proton, donc peut être que l’annihilation d’un anti atome lourd (qu’on a encore jamais vu) ne serait pas totale…

Rappel : les annihilation ne produisent pas “de l’énergie pure”, ça n’existe pas. Elles produisent des particules neutres comme des photons ou des neutrino qui totalisent l’énergie des particules initiales.

On estime la quantité d’atomes dans l’univers à environs 10^80. Quel est le raisonnement qui permet de déterminer cette valeur ?

Wed, 14 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Attention : dans l’ . L’univers complet est beaucoup plus grand, voire infini.

L’idée est la suivante : on voit 100 milliards de galaxies ($10^{11}$) contenant en moyenne 100 milliards d’étoiles ($10^{11}$ ), chacune contenant en moyenne $5.10^{57}$atomes, on saupoudre le tout d’un facteur 2 de gaz interstellaire, et voilà !

Vous aviez déjà réalisé que si on tassait tous les noyaux atomiques de ces atomes sans qu’ils ne se trounoirisent ils tiendraient dans l’orbite de Mars ? Moi pas…

Notes de bas de page

Est-ce que, dans un trou noir, les atomes se "touchent". Ou restent-il séparés par un certain vide ?

Sun, 04 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il n’y a plus d’atomes dans un trou noir.

Déjà dans une la densité est telle que les protons et les électrons se combinent pour former des neutrons qui se touchent. Il n’y a plus d’atomes.

Dans un trou noir, la densité est encore plus forte : les neutrons sont écrabouillés en quarks et peut-être plus élémentaire encore, on en a aucune idée. Ça pose d’ailleurs un problème intéressant, c’est que la masse des quarks ne représente qu’environ 1% de la masse des neutrons. Le reste est dans l’énergie des gluons qui les lient en se déplaçant à la vitesse de la lumière d’un Quark à l’autre. Mais si ils ne peuvent plus se déplacer, sous quelle forme se retrouve cette masse/énergie ? Mystère…

Les astres dans lesquels " les atomes se touchent" presque sont les Les atomes se rapprochent de plus en plus lors de leur refroidissement jusqu’aux , mais il n’y en a pas encore.

Les atomes et leurs électrons, les planètes et leurs satellites, les étoiles et leurs planètes, les trous noirs et leurs étoiles. Est-ce que toute notre réalité est composée ou fonctionne essentiellement de cette manière ?

Wed, 12 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Pas du tout.

Les électrons ne tournent pas autour du noyau des atomes. Ce sont des ondes stationnaires qui remplissent les , le tout suivant les lois de la .

Nous avons l’impression que les satellites tournent indéfiniment autour des planètes qui tournent autour des étoiles, mais ce n’est qu’une impression car , imprévisible au delà d’environ 200 millions d’années, ce qui est assez court.

Les galaxies continent en effet un ou plusieurs trous noirs supermassifs en leur centre, mais il ne représentent qu’une faible fraction de la masse totale d’une galaxie, qui doit plutôt être vue comme un “nuage de gaz” dans lequel les atomes de gaz seraient des étoiles, l’ensemble suivant plutôt les lois de la thermodynamique comme le .

Les trous noirs eux-mêmes et leur environnement immédiat ne peuvent être compris que dans le cadre de la , qui joue aussi un petit rôle à l’échelle galactique, et un minuscule rôle à l’échelle du système solaire.

A encore plus grande échelle, les regroupent des millions de galaxies en longues chaînes. Il semblerait que la matière noire joue un rôle dans leur formation, mais comme on n’a aucune idée de ce que c’est, je ne m’avance pas beaucoup en disant que c’est un mécanisme encore différente de ceux qui précèdent.

Donc non. Ce qui est vraiment très intéressant dans cette Univers c’est justement qu’il exhibe des structures très différentes à différentes échelles. Et en particulier à l’échelle du mètre des êtres capables d’y réfléchir…

La gravité a-t-elle déjà été mesurée expérimentalement entre deux atomes ?

Tue, 04 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

ce n’est pas possible, car la gravité implique la Terre. Vous voulez sans doute dire “gravitation”
techniquement, on y arrive pas encore .Les problèmes sont:

en pratique on arrive à mesurer G assez bien (10^-4) en laissant tomber des atomes ultrafroids entre des masses et en comparant leur accélération avant et après les masses :

Notes de bas de page

Je ne comprends pas comment un accélérateur de particules peut cibler si précisément les atomes de manière à ce qu'ils se rencontrent. Quelle est la largeur du faisceau ? Combien d'atomes remplissent la circonférence du faisceau ?

Thu, 18 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ca fait plusieurs questions… J’ai répondu à certaines dans , notamment:

il y a 2808 paquets de protons qui tournent en même temps dans le LHC dans chaque sens, et chaque paquet contient 100 milliards de protons. Au total, il y a un dix-milliardième de gramme de protons répartis sur les 27km de tube

Au LHC, les collisions se produisent sur les 4 sites d’expérience où les faisceaux tournant en sens opposé se croisent, avec une précision incroyable effectivement. Ceci se fait en utilisant 2 groupes d’aimants:

des “triplets de focalisation” qui concentrent chaque faisceau en les rendant 12,5 fois plus fins, leur largeur passant de 0,2 millimètres à 16 micromètres
des quadrupoles qui déplacent un faisceau de quelques microns pour l’aligner sur l’autre. Selon la figure 1.29 trouvée dans il faut une précision de positionnement de l’ordre de 10 microns environ

Malgré ceci, “seulement” 600 millions de collisions par seconde se produisent. Il y a donc beaucoup de protons qui se ratent. La proportion de collisions s’appelle la “ ” de l’accélérateur, et si j’ai bien compris c’est elle qui est mesurée et un système de régulation agit sur les aimants pour la maximiser.

Le CERN a un grand projet en cours pour augmenter la luminosité du LHC d’un facteur 5 à 10: .

Trouvé au passage une brochure très bien faite sur le LHC et ses caractéristiques :

Notes de bas de page

Je ne comprends pas comment un accélérateur de particules peut cibler si précisément les atomes de manière à ce qu'ils se rencontrent. Quelle est la largeur du faisceau ? Combien d'atomes remplissent la circonférence du faisceau ?

Thu, 18 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ca fait plusieurs questions… J’ai répondu à certaines dans , notamment:

il y a 2808 paquets de protons qui tournent en même temps dans le LHC dans chaque sens, et chaque paquet contient 100 milliards de protons. Au total, il y a un dix-milliardième de gramme de protons répartis sur les 27km de tube

des “triplets de focalisation” qui concentrent chaque faisceau en les rendant 12,5 fois plus fins, leur largeur passant de 0,2 millimètres à 16 micromètres
des quadrupoles qui déplacent un faisceau de quelques microns pour l’aligner sur l’autre. Selon la figure 1.29 trouvée dans il faut une précision de positionnement de l’ordre de 10 microns environ

Le CERN a un grand projet en cours pour augmenter la luminosité du LHC d’un facteur 5 à 10: .

Trouvé au passage une brochure très bien faite sur le LHC et ses caractéristiques :

Notes de bas de page

Je ne comprends pas comment un accélérateur de particules peut cibler si précisément les atomes de manière à ce qu'ils se rencontrent. Quelle est la largeur du faisceau ? Combien d'atomes remplissent la circonférence du faisceau ?

Thu, 18 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Ca fait plusieurs questions… J’ai répondu à certaines dans , notamment:

il y a 2808 paquets de protons qui tournent en même temps dans le LHC dans chaque sens, et chaque paquet contient 100 milliards de protons. Au total, il y a un dix-milliardième de gramme de protons répartis sur les 27km de tube

des “triplets de focalisation” qui concentrent chaque faisceau en les rendant 12,5 fois plus fins, leur largeur passant de 0,2 millimètres à 16 micromètres
des quadrupoles qui déplacent un faisceau de quelques microns pour l’aligner sur l’autre. Selon la figure 1.29 trouvée dans il faut une précision de positionnement de l’ordre de 10 microns environ

Le CERN a un grand projet en cours pour augmenter la luminosité du LHC d’un facteur 5 à 10: .

Trouvé au passage une brochure très bien faite sur le LHC et ses caractéristiques :

Notes de bas de page

Qu'y a-t-il dans l'espace entre le noyau d'un atome et ses électrons ?

Tue, 16 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oubliez le avec des électrons qui orbitent autour d’un noyau. Même Bohr savait que c’était faux, sinon les atomes émettraient de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques.

Dans un atome, les électrons sont des ondes stationnaires dont la densité de probabilité est définie par les . Les électrons remplissent tout le volume de l’atome, ils ont même une probabilité non nulle de se retrouver à l’intérieur du noyau.

La mécanique quantique a des raisons que la raison ignore…

Pourquoi les atomes vue au microscope ressemblent-ils à des étoiles ? Je ne fais pas référence au modèle de Bohr.

Fri, 15 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Vous voulez dire celle-là :

(source )

L’explication est dans la légende de l’image :

Lorsqu’il est éclairé par un laser de couleur bleue-violette, l’ion de strontium piégé dans l’expérience absorbe et réémet des photons rapidement. Avec un appareil photo ordinaire, une pause longue accumule ces grains de lumière en observant à travers une fenêtre de la chambre à ultra-vide qui abrite le piège à ions. La petite tache colorée qui apparaît alors ne montre bien sûr pas la taille de l’atome mais elle signale spectaculairement sa présence.

Donc la “photo” est en fait la superposition de nombreuses images dans lesquelles l’atome a envoyé un photon sur un des pixels de la caméra.

C’est en effet similaire à une photo astronomique où l’atmosphère disperse un peu la lumière. Le point commun est que la source est plus petite qu’un pixel …