Physique-Quantique | Dr. Goulu

Existe-t-il une limite à l'infiniment petit ?

Tue, 04 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Mathématiquement, on peut “zoomer” à l’infini.

La est la dimensions la plus petit envisageable en physique

Après plusieurs lectures notamment “ “, de Jarmo Mäkelä, lauréat du concours FQXi 2011 , je partage l’avis que cette limite correspond à quelque chose de plus fondamendal encore : l’espace-temps est discrétisé à cette échelle comme le postule notamment la .

L'antimatière a-t-elle une masse négative ?

Sun, 05 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Très probablement pas.

Le dit que non : les ne sont “que” des particules avec une charge électrique inverse (plus exactement les inverses).

Il doit cependant y avoir d’autres différences pour expliquer les constatées expérimentalement, c’est pourquoi des expériences sont en cours, notamment au CERN pour mesurer les caractéristiques de l’antimatière (antiprotons ou anti-hydrogène) par rapport à la matière, et l’ au passage.

Les premiers résultats de sont attendus bientôt, mais il me semble avoir vu quelque part que si la masse de l’anti-hydrogène était négative, on le saurait déjà…

Ce qui est sur, c’et que la découverte de l’existence d’une serait une très, très, TRES grosse surprise tant ça aurait de conséquences bizarres.

Comment comprendre d'où vient l'origine de l'onde lumineuse et corpusculaire avant le big-bang ?

Thu, 02 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Je ne sais pas de quoi vous parlez.

Le correspond à un état de l’Univers extraordinairement dense et chaud.

Il était si dense et chaud qu’il n’y avait pas de “lumière” : les photons avaient une telle énergie qu’il n’étaient pas dans le spectre visible mais dans les +++ et interagissaient entre eux en ayant aucun espace pour se propager. L’Univers était opaque pendant ses 380'000 premières années. Ce que nous observons de plus ancien avec nos télescopes est le qui date de cette époque, et nous ne pourrons pas observer de lumière datant d’avant.

Quand aux “corpuscules”, j’imagine que vous voulez dire “particules”, on ne sait pas s’il y en avait. Selon le , il n’y en avait pas. Les quarks et électrons sont apparus après le premier milliardième de milliardième de milliardième de seconde, peut-être par les interactions “photons-photons”.

Il n’y a donc pas d’ “onde” datant du Big Bang.

Quand à “avant le Big Bang”, rien ne dit qu’il y avait un “avant” (cf les autres questions/réponses à ce sujet)

Notes de bas de page

Comment a-t-on prouvé l'évaporation des trous noirs (rayonnement de Hawking)?

Wed, 20 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ce n’est pas prouvé. Aucune expérience n’a vérifié cette hypothèse, sinon Hawking aurait eu le Prix Nobel pour ça. Et même si on avait un trou noir “pas loin”, ce serait extrêmement difficile à détecter tellement ce rayonnement est faible. Pour un trou noir “normal” de masse supérieure à celle du Soleil, le rayonnement correspond à celui d’un “corps noir” de température inférieure à celle du rayonnement cosmologique.

Cependant, l’hypothèse de Hawking est cohérente avec le reste de la physique, donc personne ne doute vraiment que ce phénomène existe.

Pourquoi la masse du neutrino est-elle si importante ?

Mon, 07 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Dans le , la théorie actuellement acceptée pour décrire le comportement des particules élémentaires, les neutrinos n’ont pas de masse. Les expériences visant à mesurer une éventuelle masse ont de fait toutes échoué*, en accord avec le modèle standard.

Cependant les équations de l’ prédisent que si et seulement si les neutrinos ont une masse, alors un phénomène d’oscillation entre les différentes doit se produire lors de leur propagation. Or ces oscillations ont effectivement été observées, ce qui constitue une brèche dans le modèle standard.

On a donc une contradiction entre deux théories : si le neutrino n’a pas de masse alors il faut comprendre pourquoi il oscille quand même, et si il a une masse il faut comprendre pourquoi le modèle standard prédit qu’il n’en a pas.

Les expériences récentes comme ont permis de réduire l’estimation maximum de la masse du neutrino, mais pas la minimum : on ne sait toujours pas si il a une masse extrêmement faible ou pas de masse du tout.

Note* : donc je trouve le terme “échoué” de la Wikipédia un peu fort et “en accord avec le modèle standard” laisse supposer que la masse serait nulle alors qu’on en sait rien.

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.

Comment décrire la dualité onde-corpuscule de façon vraie sans vulgariser au point que ça devienne magique ?

Fri, 30 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Le est la meilleure vulgarisation que je connaisse, et il commence par cette image avec cette légende:

Quand on dit que la lumière est à la fois onde et particule, ce sont des manières de voir les choses et non pas les choses en elles-même, ce sont des représentations.

La lumière (ou d’autres “choses” à très petite échelle) sont ce qu’elles sont, mais nous n’avons pas de moyen de les percevoir directement. Nous nous les représentons en langage humain en les projetant sur des “plans” que nous connaissons à notre échelle : les particules et les ondes, et nous décrivons le comportement de ces “choses” sur ces deux plans en disant “c’est les deux à la fois”, mais c’est probablement réducteur.

Les physiciens et matheux ont inventé des manières de représenter ces “choses” de façon plus rigoureuse comme la par exemple, en développant au passage la .

Comme je n’ai pas vraiment compris ce que les matheux appellent “représentation”, je ne peux que noter la proximité avec les “représentations” ondulatoires et corpusculaires en espérant que ça ait un rapport ( ?)

Comme toutes les particles subatomiques sont aussi des ondes (sans masse), comment ce fait il que seulement les photons peuvent atteindre la vitesse de la lumiere ?

Mon, 12 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Non, la plupart des particules du ont une masse au repos, ce qui signifie qu’elles peuvent être “au repos”, donc avoir une vitesse nulle par rapport à un observateur.

Les photons, mais aussi les gluons et les gravitons s’ils existent (sinon les ondes gravitationnelles feront l’affaire) ont tous une masse nulle et dès lors ils sont condamnés à se propager à c dans le vide. Ce n’est pas qu’ils “atteignent” cette vitesse, mais qu’ils ne peuvent pas exister à une autre vitesse (dans le vide)

Le photon est sa propre antiparticule si je ne m’abuse pas, n’y a-t-il pas un principe logique disant qu’une chose ne peut pas être simultanément son contraire ? Est-ce contradictoire ?

Fri, 05 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Une est une particule du de masse et spin égaux à ceux de la particule correspondante, mais de opposée.

Elle ne s’annule pas avec une particule comme +1–1=0. L’ ne produit pas “rien”, mais de nouvelles particules dont l’énergie totale égale celles des particules annihilées.

Bref, pour les particules qui n’ont pas de charge électrique comme le photon, le gluon, le boson Z et le boson de Higgs , on dit qu’elles “sont leur propre antiparticule” dans le sens qu’une particule de charge opposée (-0=0) est identique à la particule… mais elles ne s’annihilent pas si elles se rencontrent, donc c’est un peu un abus de langage…

Pour les neutrino il y a un petit flou parce qu’en fait j’ai menti. La définition rigoureuse de l’antiparticule c’est que les sont inverses, pas seulement la charge électrique, qui est le nombre quantique des particules courantes. Or il semblerait que les neutrinos ont un autre nombre quantique, le “moment dipolaire” qui soit non nul, ce qui ferait qu’ils ont des antiparticules distinctes. Le problème est que les neutrino ne sont pas faciles à détecter, et qu’en plus ils , donc pour l’instant, on n’est pas surs…

Que veut dire « détruire un photon dès qu'on le détecte » ?

Tue, 18 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Exactement ça. Il n’y a aucun moyen de détecter un photon sans le détruire.

Pour détecter un photon, il faut qu’il interagisse avec le détecteur, et il ne peut le faire qu’en lui transférant la totalité de son énergie, ce qui l’annihile totalement.

Il n’y a aucun moyen de n’enlever qu’une partie de l’énergie d’un photon, ou de lui ajouter de l’énergie.

edit : apparemment, on y arrive quand même. un peu. en faisant très attention. voir

Rien à faire j’ai toujours de la peine à avaler la MQ …

Qu'est-ce qui prouve que les murs de Planck soient corrects ?

Sat, 08 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La science ne prouve rien, elle décrit “jusqu à preuve du contraire”
Une est bien plus qu’une hypothèse. C’est " un ensemble cohérent d’explications, de notions ou d’idées sur un sujet précis, pouvant inclure des lois et des , induites par l’accumulation de faits provenant de l’ ,"
Le Big Bang et son “mur de Planck” sont induits à partir d’observations : décalage vers le rouge, fond cosmologique et abondance des isotopes en particulier.
On a pas mieux.

D'où provient l'énergie circulaire "éternelle" des électrons ?

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

Article initialement publié sur

Les électrons n’ont pas d’ “énergie circulaire”, ils n’orbitent pas autour du noyau, sinon ils émettraient des ondes électromagnétiques qui leur feraient perdre cette énergie.

Autour du noyau, les électrons doivent être vus comme des ondes stationnaires remplissant les , chacune ayant un niveau d’énergie bien déterminé.

Rappel : , c’est juste le nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé selon le théorème de Noether.

Peut-on détruire un électron ?

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

Article initialement publié sur

Oui, principalement par . Ca arrive accidentellement dans certains atomes, ou artificiellement par bombardement électronique.

Ca arrive aussi à grande échelle lors de la formation d’une par effondrement gravitationnel : les électrons se retrouvent tellement près des noyaux atomiques qu’ils fusionnent en convertissant les protons en neutrons.

Sinon il y a l’ qui arrive chaque fois qu’un positron arrive sur de la matière “normale” : il annihile le malheureux électron qui se trouve sur son passage en produisant deux photons gamma.

L’antimatière est-elle le reflet parfait de la matière ?

Sat, 25 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La (C comme charge) est le “miroir” de l’antimatière par rapport à la matière.

On a longtemps cru que, combinée avec la symétrie P (comme parité) qui correspond à la symétrie d’un miroir normal (qui semble inverser la gauche et la droite), la était parfaite, mais en 1964 on a découvert que non. Il faut encore incorporer la symétrie selon le temps pour obtenir la , qui elle est parfaite.

Bref, de l’antimatière remontant le temps, vue dans un miroir, est indiscernable de la matière.

Comment une particule peut-elle avoir une masse nulle ?

Wed, 15 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Excellente question. J’en ai une autre : “Comment une particule peut-elle avoir une masse non nulle ?”

Je vous propose de commencer par celle-là en partant du , qui a une masse de$1,672649×10^{-27}$ kg, qu’on préfère écrire 938,272

Bon ok, le proton n’est pas vraiment une particule du car il est composé de 2 “up” de masse 2,01 chacun, et d’un quark “down” de masse 4,79 .

Masse totale des 3 quarks : 8,81 . Vous voyez le problème ? ça ne fait même pas 1% de la masse du proton. Les 99% de la masse du proton proviennent des qui lient les 3 quarks ensemble. Re-problème : la masse d’un gluon vaut… zéro. Nada. Que dalle.

C’est le grand Albert qui nous a sorti du pétrin en disant que la masse et l’énergie, c’était , donc que c’est l’énergie des gluons qui se manifeste sous forme de masse quand ils sont confinés dans un proton.

Le monde à notre échelle et l’intuition qui va avec nous pousse à penser que la masse est une caractéristique fondamentale de tout ce qui existe. Ce n’est de loin pas le cas. 99% de la masse de ce qui nous entoure provient de particules qui n’ont pas de masse…

Seules certaines particules comme les quarks ont une partie de leur énergie sous forme de . Elle provient de leur interaction avec le , alors que d’autres (le photon, le gluon, et ) n’interagissent pas (ou très peu) avec ce champ. Les particules de masse nulle ont d’autres caractéristiques proportionnelles à leur énergie, comme la . Pour le gluon, on ne sait pas encore quelle est cette caractéristique. La trouver est un des objets de l’étude du au CERN.

Que se passe-t-il si deux photons entrent en collision ?

Fri, 10 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La plupart du temps, les photons n’interagissent pas entre eux, ils se comportent comme des ondes électromagnétiques qui se superposent simplement.

Mais l’ prévoit que deux photons (à haute énergie) puissent interagir en échangeant des électrons et positons virtuels “en boite” :

(Diagramme de Feynman et explication détaillées dans en)

60 ans après sa prédiction théorique, en 2017

Pourquoi parle-t-on de saveurs au sujet des particules élémentaires en Physique ?

Thu, 25 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Oui , c’est sur :

Le terme « saveur» aurait été trouvé lorsque et , allant prendre leur lunch, seraient passés devant la célèbre publicité de vantant son offre de 31 saveurs différentes de crème glacée.

Gell-Mann, dans son ouvrage ‘ , a écrit « On dit que le et le ont des « saveurs » de quarks différentes. Outre la saveur, les quarks ont une autre propriété, encore plus importante, qui porte le nom de « », bien qu’elle n’ait dans ce contexte pas plus à voir avec une couleur réelle que la saveur avec les parfums des crèmes glacées ».

Pourquoi n'arrive t'on pas à utiliser les fluctuations quantiques du vide pour créer une source d'énergie ?

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

Article initialement publié sur

Parce qu’elle est extraordinairement faible, et non renouvelable.

Voir )

Comment et par quelle technologie pouvons-nous émettre un seul et unique photon ?

Thu, 04 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Dans un article datant de 2006 les techniques possibles mentionnées sont:

l’excitation d’un seul atome par une séquence choisie d’impulsions laser. L’article en français et en libre accès décrit ceci en détails.
l’utilisation de « s » – des îlots nanométriques d’un semi-conducteur, isolés dans un deuxième semi-conducteur de caractéristiques différentes. Sous des conditions particulières d’éclairement, une boîte émet un photon unique à une longueur d’onde bien définie. L’ article décrit la méthode.
l’excitation par une impulsion laser d’un centre coloré « NV » du diamant, un défaut ponctuel présent naturellement dans un diamant brut. Lorsque le centre NV se désexcite, il émet un photon unique à une longueur d’onde proche de 690 nanomètres. C’était la méthode la plus facile en 2006, décrite dans et ses références, en anglais.

Il y a peut-être des techniques plus récentes, mais pour une fois la Wikipédia n’est pas très fournie sur le sujet.

Notes de bas de page

Comment savons-nous que l'intrication permet à la mesure de changer instantanément l'état des autres particules ?

Wed, 03 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

L’ a été démontrée expérimentalement par l’ puis d’autres :

en 2013, l’intrication a été prouvée sur deux électrons séparés de 1 300 mètres ;
en 2017, Juan Yin et al. (université des sciences et des technologies de , en Chine) ont envoyé des photons intriqués depuis le satellite (Quantum Experiments at Space Scale), orbitant à 500 km, vers des stations terrestres séparées de 1 203 kilomètres — , dans le nord du et l’observatoire Gaomeigu de , .
L’équipe d’Eli Megidish a réalisé des expériences entre 2012 et 2013 montrant qu’en plus de la dimension spatiale, l’intrication avait aussi lieu dans le temps

Notes de bas de page