• Plasma état de la matière et condensat de Bosenstein

  • Besoin d'explication sur des notions de physique-chimie, d'astrophysique, d'électricité ou de magnétisme ?
Besoin d'explication sur des notions de physique-chimie, d'astrophysique, d'électricité ou de magnétisme ?
 #2925  par ZOL@D
 
Salut tous le monde
http://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_des_plasmas
C'est un article sur le plasma qui est un état de la matière!
Il y a les 3 principaux solides, liquides, gazuex et un 4 eme le plasma et aussi un autre le condensée de rosenstein? VOUS saver ce que c'est ?

Le Plasma c'est Un plasma est, en physique, une phase de la matière. C'est un milieu constitué de particules neutres, d'ions et d'électrons.

La transformation de gaz vers plasma (gaz ionisé) ne s'effectue pas à température constante pour une pression donnée, avec une chaleur latente de changement d'état, comme pour les autres états, mais il s'agit d'une transformation progressive. Lorsqu'on chauffe un gaz suffisamment, les électrons des couches extérieures peuvent être arrachés lors des collisions entre particules, ce qui forme le plasma. Globalement neutre, la présence de particules chargées donne naissance à des comportements inexistants dans les fluides, en présence d'un champ électromagnétique par exemple.

Un plasma peut également se former à basse température si la source d'ionisation lui est extérieure. C'est le cas de l'ionosphère, cette couche élevée de l'atmosphère terrestre qui, bien que froide, subit en permanence un intense bombardement ionisant de particules venant du soleil. Les aurores polaires sont l'une des manifestations de ce plasma.

Cet état est le plus représenté dans l'univers, dans les étoiles, le milieu interstellaire et aussi l'ionosphère terrestre (99%). À une autre échelle, on trouve également des plasmas dans les tubes fluorescents (improprement appelés néons), les propulseurs spatiaux et ils sont couramment utilisés dans l'industrie notamment en micro-électronique.

La physique des plasmas est la branche particulière de la physique qui étudie les propriétés, la dynamique des plasmas et leurs applications. Ce n'est pas à proprement parler un domaine de la physique à part entière. La physique des plasmas s'inspire et approfondit les concepts fondamentaux des autres disciplines (physique atomique, physique quantique, physique statistique...) pour l'adapter au problème compliqué par nature de l'étude d'une assemblée disparate de particules chargées ou non, un plasma.

ps: pour le condensée de rosenstein(j'en est entendu parler sur numbers et depuis je cherche sans succès jusqua ce que je demande a mon profs de physique chimie et il a était interessé et a cherché et a trouvé un article sur science et avenir dessus et il va me prétais son bouquin)

Avec mon prof de physique on a chercher car ca nous interessent énormément et on a un peu trouvé en cherchant le condensée de machin, il est tombé sur un truc appeler les supersolides (par exemple=des scienctifiques on fais traversée une tasse dans une soucoupe, c'est du a l'espacement des molécules, c'est ca les supersolides, un peu dure a expliquer disons que deux solides peuvent se traverser sans exploser)
Et il paraitrait qu'il y aurais un sixieme état de la matiere et je me demande si les 3 états principaux de la matière (solide, liquide, gazeux) naurais pas leur opposé se qui raménerais donc le nb d'état de la matière a six!
par exemple ppour l'état gazeux il ya le plasma et pour les solides peurt étre il ya les supersolides
et il manque le contraire ou lopposé des liquides
enfin bonc'est compliqué c'est une supposition qui dis que les 3 principaux état de la matière on leurs opposé ou contraire!

ps=3 principaux état de la matière= solide, liquide gazeux
2 autres= le condensée de rosenstein et plasma et peut étre supersolide et qui sait aussi existe t'il les superliquides (faut que je cherche!!

Bonjour,je viens d'avancer dans ma recherche et il s'avère que des points sont faux!
D'abord le condensée de rosenstein ne ce dis pas comme ca mais condensat de Bose-Einstein!
Il existe 3 états principaux de la matiere solide, liquide, gazeux
Et 3 autres qui sont es variantes de deux de c'est état de la matière.

le plasma variante du gaz (gaz neutre ionisé)
le condensat de Bose-Einstein variante du gaz ( est un état de la matière formé de bosons a une tprature suffisament basse, caractérisé par une fraction macroscopique d'atomes dans l'état quantique de plus basse énergie)
Et tadamtadam
L'état supercritique ou superfluide ou supersolide (chercher hélium supersolide)

plasma:
Le Plasma c'est Un plasma est, en physique, une phase de la matière. C'est un milieu constitué de particules neutres, d'ions et d'électrons.

La transformation de gaz vers plasma (gaz ionisé) ne s'effectue pas à température constante pour une pression donnée, avec une chaleur latente de changement d'état, comme pour les autres états, mais il s'agit d'une transformation progressive. Lorsqu'on chauffe un gaz suffisamment, les électrons des couches extérieures peuvent être arrachés lors des collisions entre particules, ce qui forme le plasma. Globalement neutre, la présence de particules chargées donne naissance à des comportements inexistants dans les fluides, en présence d'un champ électromagnétique par exemple.

Un plasma peut également se former à basse température si la source d'ionisation lui est extérieure. C'est le cas de l'ionosphère, cette couche élevée de l'atmosphère terrestre qui, bien que froide, subit en permanence un intense bombardement ionisant de particules venant du soleil. Les aurores polaires sont l'une des manifestations de ce plasma.

Cet état est le plus représenté dans l'univers, dans les étoiles, le milieu interstellaire et aussi l'ionosphère terrestre (99%). À une autre échelle, on trouve également des plasmas dans les tubes fluorescents (improprement appelés néons), les propulseurs spatiaux et ils sont couramment utilisés dans l'industrie notamment en micro-électronique.

La physique des plasmas est la branche particulière de la physique qui étudie les propriétés, la dynamique des plasmas et leurs applications. Ce n'est pas à proprement parler un domaine de la physique à part entière. La physique des plasmas s'inspire et approfondit les concepts fondamentaux des autres disciplines (physique atomique, physique quantique, physique statistique...) pour l'adapter au problème compliqué par nature de l'étude d'une assemblée disparate de particules chargées ou non, un plasma.

Condensat de Bose-Einstein:

Un condensat de Bose-Einstein est un état de la matière formé de bosons à une température suffisamment basse, caractérisé par une fraction macroscopique d'atomes dans l'état quantique de plus basse énergie. Ce phénomène a été prédit en 1925 par Albert Einstein, qui a généralisé les travaux de Satyendra Nath Bose sur les statistiques quantiques des photons au cas des atomes. En 1938, Pyotr Kapitsa, John Allen et Don Misener découvrirent le caractère superfluide de l'hélium 4, pour des températures inférieures à 2,17 K. Cette propriété a rapidement été reliée à la condensation de Bose-Einstein d'une partie des atomes d'hélium 4, qui sont des bosons. Le premier condensat gazeux a été produit en 1995 par Eric Cornell et Carl Wieman, ouvrant la voie à l'étude des gaz atomiques dilués ultrafroids dans le régime quantique.

Sommaire
1 Prédictions de Bose et Einstein
2 L'hélium superfluide
3 Gaz atomiques dilués ultrafroids
3.1 Obtention d'un condensat
3.2 Propriétés physiques
3.3 Applications
4 Voir aussi
4.1 Liens externes



Prédictions de Bose et Einstein
La statistique quantique impliquée dans le phénomène de condensation de Bose-Einstein concerne les particules appartenant à la famille des bosons, qui sont les particules de spin entier, en opposition à la famille des fermions qui sont de spin demi-entier.

Satyendra Nath Bose proposa une statistique pour les photons différente de la statistique classique de Boltzmann, en se basant sur la possibilité pour plusieurs photons d'être dans le même état et sur l'indiscernabilité absolue de deux photons de même état quantique.

Albert Einstein généralisa cette statistique à toutes les particules bosoniques, qu'elles soient non massiques, comme le photon, ou massiques, comme les atomes d'hélium 4.

L'étude par ce dernier du gaz parfait monoatomique bosonique a montré l'existence d'une transition de phase entre le gaz classique et un état de la matière où les atomes s'accumulent dans l'état quantique de plus basse énergie, lorsqu'on diminue la température. Cette phase est aujourd'hui appelée un condensat de Bose-Einstein. Le manuscrit d'Albert Einstein, titré Quantum theory of the monatomic ideal gas, daté de décembre 1924 a été découvert dans les archives de l'institut Lorenz de l'Université de Leyde. Illustrations


L'hélium superfluide
Après la découverte expérimentale de la superfluidité de l'hélium 4 liquide à basse température par Pyotr Kapitsa, John Allen et Don Misener, Fritz London proposa l’existence d’un lien entre ce phénomène et la condensation de Bose-Einstein. On a depuis découvert qu'à très basse température, environ 10 % des atomes occupent un même état quantique, formant effectivement un condensat. Cependant, de par les fortes interactions entre atomes d'hélium, la proportion d'atomes condensés reste faible, même à très basse température, alors que l'ensemble du fluide possède les propriétés superfluides. Ceci suggère une différence importante entre le phénomène de superfluidité et le phénomène de condensation de Bose-Einstein.


Gaz atomiques dilués ultrafroids
La physique de l'hélium 4 à très basse température est très complexe du fait des fortes interactions entre atomes. Afin de pouvoir étudier et exploiter plus simplement le phénomène de condensation de Bose-Einstein, on a cherché à l'observer pour des systèmes très dilués, plus proches du gaz parfait qui avait été le modèle initialement présenté par Einstein.


Obtention d'un condensat L'observation expérimentale des condensats a été possible grâce au développement des techniques de refroidissement d'atomes par laser. Les très basses températures atteintes ont permis d'atteindre le régime de condensation pour des gaz suffisamment dilués pour que les interactions ne masquent pas le phénomène de condensation. En 1995, une équipe du laboratoire NIST/JILA (Boulder, Colorado, États-Unis), dirigée par Eric Cornell et Carl Wieman, est parvenue à obtenir pendant quelques secondes un condensat de Bose-Einstein ; il était constitué de quelques milliers d’atomes de rubidium prérefroidis par laser, puis refroidis plus avant par « évaporation » dans un piège magnétique. La température du gaz était alors de l'ordre de 100 nK. Le prix Nobel de physique 2001 a été décerné à ces deux chercheurs, accompagnés de Wolfgang Ketterle.


Propriétés physiques
Gaz de Bose parfait
Einstein montra en 1925 que des bosons identiques, sans interaction entre eux, à l'équilibre thermodynamique, condensent dans un nouvel état de la matière à une température suffisamment basse. Cet état est aujourd'hui appelé condensat de Bose-Einstein ; il est caractérisé par une population macroscopique de l'état quantique de plus basse énergie. La température de changement d'état est donnée par




Tc est la température de changement d'état,
n la densité en bosons,
m la masse d'un boson,
h la constante de Planck,
kB la constante de Boltzmann et
? la fonction zeta de Riemann : ? (3/2) ? 2,6124.
London remarqua que la température de la transition superfluide de l'hélium 4 (2,2 K) est du même ordre de grandeur que la température de condensation de Bose-Einstein d'un gaz parfait de même densité que l'hélium liquide (3,2 K), d'où son intuition que les deux phénomènes sont liés. L'hélium liquide superfluide est cependant très différent du modèle du gaz parfait.

Les condensats gazeux obtenus récemment sont environ un milliard de fois plus dilués que l'hélium liquide (1015 atomes/m3 contre 1027 atomes/m3) ; la température de condensation est alors de l'ordre du microkelvin.

Effet des interactions
Si la faiblesse des interactions explique le succès du modèle du gaz parfait pour prédire certaines propriétés des condensats gazeux, d'autres effets ne peuvent être compris qu'en tenant compte des interactions entre atomes, par exemple la taille du condensat piégé, sa superfluidité ou encore ses fréquences d'oscillation lorsqu'on le fait vibrer.

Le phénomène de résonance de Feshbach permet d'ailleurs de changer la force des interactions en plongeant le condensat dans un champ magnétique. On peut ainsi étudier des situations où les atomes du condensat sont fortement corrélés. Ces études peuvent être utiles à la compréhension de phénomènes complexes de la physique de la matière condensée, comme la transition de Mott.

Interférences atomiques
Un condensat forme une onde de matière cohérente. Deux paquets d'onde issus du même condensat ou de deux condensats différents interfèrent lorsqu'ils se superposent, de manière analogue à la figure d'interférence des trous d'Young en optique (I.Bloch et al. Nature 403 166 2000).

Un nuage atomique ultrafroid piégé dans un réseau optique forme une série de condensats régulièrements espacés qui, lorsqu'ils interfèrent tous ensemble, peuvent former des figures d'interférences très piquées, tout comme la figure de diffraction d'une onde lumineuse par un réseau.

Condensat en rotation et vortex
La mise en rotation d'un condensat révèle de manière spectaculaire les contraintes qu'impose la mécanique quantique. Il est impossible de faire tourner un condensat en bloc, à l'image d'un objet classique. La mise en rotation s'accompagne de la création de vortex, c'est-à-dire de lignes le long desquelles la densité est nulle et autour desquelles la circulation de la vitesse est quantifiée. La première observation de vortex a été effectuée dans l'équipe de Jean Dalibard au laboratoire Kastler Brossel (Paris, France).

Effet Josephson
Excitations collectives

Applications
Une application est la réalisation de lasers à atomes, c’est-à-dire d’instruments capables de délivrer un faisceau d’atomes se trouvant tous dans le même état, à l’instar des photons d’un rayon laser. Cela rendrait de grands services à l’optique et l’interférométrie atomiques, à la chimie (étude de réactions entre deux faisceaux atomiques dans des conditions très bien définies et contrôlées, condensats de molécules, etc.). Plusieurs équipes de physiciens sont parvenues, dès 1997, à produire un effet laser avec des atomes, le principe étant de former d’abord un condensat puis d’extraire par un moyen adéquat une partie des atomes condensés. Mais beaucoup de chemin reste à parcourir avant d’arriver à des flux atomiques d’intensité et de durée appréciables...

conférence : http://www.canal-u.com/canalu/chainev2/utls/vHtml/1/programme/171760/canalu/affiche/

superfluide ou supercritique:

La superfluidité est un état quantique de la matière qui a été découvert pour la première fois en 1937 par Pyotr Leonidovitch Kapitsa, simultanément avec, semble-t-il, John F. Allen et A. Don Misener, avec l'hélium.

Sommaire
1 Point Lambda
2 Propriété d'un superfluide
2.1 Modèle des deux fluides
3 D'autres superfluides
4 Références
5 Voir aussi



Point Lambda
Les physiciens mentionnés ci dessus ont constaté qu'en dessous de la température critique de 2,17 Kelvin, (soit -270,83°C), ce que nous appelons le point lambda (?), l'hélium 4 subissait une transition de phase. Il passait d'un état liquide à un autre aux propriétés sensiblement différentes. En effet, l'expérience, confirmée par la suite, montra que ce nouvel état de l'hélium conduisait très bien la chaleur, ce qui ne pouvait s'expliquer que par une faible viscosité.

Des expériences plus spécifiques à la mécanique des fluides montrèrent ensuite que l'écoulement de cet hélium dans un tuyau était sensiblement indépendant de la pression appliquée sur les parois du tuyau, et de plus indépendant de la section du tuyau en question !

Ceci ne pouvait s'expliquer que par une absence totale de viscosité, d'où le nom de superfluidité.

En bref, un liquide est dit superfluide s’il n'oppose aucune résistance à l'écoulement. En conséquence, les solides qui se meuvent dedans ne subissent aucun frottement visqueux.


Propriété d'un superfluide
D'autres propriétés remarquables d'un superfluide sont l'existence d'une conductivité thermique infinie et la présence de tourbillons possédant une vorticité quantifée. Du point de vue théorique, on peut décrire l'hydrodynamique d'un superfluide par un modèle à deux fluides, le fluide normal qui possède une viscosité non-nulle et le superfluide de viscosité nulle. Lorsque la température diminue, la fraction superfluide augmente et la fraction normale diminue. En dessous du point ?, l'hélium superfluide acquiert la qualité de supraconducteur de chaleur, c'est à dire qu'il ne supporte pas la moindre différence de température entre deux de ses parties. Sans quoi, l'hélium n'est plus exactement un superfluide.


Modèle des deux fluides
Le principe de ce modèle dit que l'hélium superfluide est, en réalité, l'interpénétration, le mélange, de deux fluides aux propriétés très différentes. Il se composerait d'un fluide normal et d'un superfluide. La fluide normal se compose d'atomes n'ayant pas subi la condensation. Ils occupent donc, des états différents de l'état fondamental et les atomes qui le composent sont donc localisés. Le superfluide, lui, est indentifié au condensat. C'est à dire que l'ensemble atomes sont compressés dans l'état fondamental habituel. Contrairement au fluide normal, ses particules sont complètement délocalisées, point de vue quantique.
Le fait que l'hélium soit composé de ces deux éléments, n'est bien sûr qu'un modèle dont la validité reste à prouver.


D'autres superfluides
Dans les années 70, Douglas Osheroff, David M. Lee et Robert C. Richardson ont découvert un état superfluide dans un isotope plus rare de l'hélium, l'hélium 3, à une température de 2mK environ, bien inférieure à la température de transition superfluide mesurée dans l'hélium 4. Pour cette découverte, le prix Nobel de physique leur a été attribué en 1996.

La différence entre les deux isotopes de l'hélium est que les atomes d'hélium 4 sont des bosons, alors que les atomes d'hélium 3 sont des fermions, ce qui fait que leur comportement à très basse température suit des lois radicalement différentes.

Comme l'a suggéré Fritz London dans les années 40, la formation d'un état superfluide dans l'hélium 4 correspond à une condensation de Bose-Einstein des atomes d'hélium qui sont des particules quantiques bosoniques. Toutefois, contrairement au cas du gaz de Bose idéal, dans l'hélium 4 la répulsion entre les atomes est très forte, et meme à très basse température, seulement 10% des atomes sont dans le condensat.

Au contraire, à cause de son caractère fermionique, l'hélium 3 à très basse température forme un liquide de Fermi. C'est l'existence d'une très faible attraction entre les atomes d'hélium 3 qui produit un appariement des atomes fermioniques d'hélium 3 en dessous de la transition superfluide. Un phénomène similaire conduit à la supraconductivité dans les métaux. Dans ce dernier cas, les particules formant un état superfluide sont des paires d'électrons ("paires de Cooper"), et l'absence de viscosité se traduit par une absence de résistivité électrique. La théorie des phases superfluides de l'hélium 3 est une extension de la théorie BCS développée par Balian, Werthamer, Anderson, Brinkmann, Morel et Leggett.

conférence:
La superfluidité est un état quantique de la matière qui a été découvert pour la première fois en 1937 par Pyotr Leonidovitch Kapitsa, simultanément avec, semble-t-il, John F. Allen et A. Don Misener, avec l'hélium.

Sommaire [masquer]
1 Point Lambda
2 Propriété d'un superfluide
2.1 Modèle des deux fluides
3 D'autres superfluides
4 Références
5 Voir aussi



Point Lambda [modifier]
Les physiciens mentionnés ci dessus ont constaté qu'en dessous de la température critique de 2,17 Kelvin, (soit -270,83°C), ce que nous appelons le point lambda (?), l'hélium 4 subissait une transition de phase. Il passait d'un état liquide à un autre aux propriétés sensiblement différentes. En effet, l'expérience, confirmée par la suite, montra que ce nouvel état de l'hélium conduisait très bien la chaleur, ce qui ne pouvait s'expliquer que par une faible viscosité.

Des expériences plus spécifiques à la mécanique des fluides montrèrent ensuite que l'écoulement de cet hélium dans un tuyau était sensiblement indépendant de la pression appliquée sur les parois du tuyau, et de plus indépendant de la section du tuyau en question !

Ceci ne pouvait s'expliquer que par une absence totale de viscosité, d'où le nom de superfluidité.

En bref, un liquide est dit superfluide s’il n'oppose aucune résistance à l'écoulement. En conséquence, les solides qui se meuvent dedans ne subissent aucun frottement visqueux.


Propriété d'un superfluide [modifier]
D'autres propriétés remarquables d'un superfluide sont l'existence d'une conductivité thermique infinie et la présence de tourbillons possédant une vorticité quantifée. Du point de vue théorique, on peut décrire l'hydrodynamique d'un superfluide par un modèle à deux fluides, le fluide normal qui possède une viscosité non-nulle et le superfluide de viscosité nulle. Lorsque la température diminue, la fraction superfluide augmente et la fraction normale diminue. En dessous du point ?, l'hélium superfluide acquiert la qualité de supraconducteur de chaleur, c'est à dire qu'il ne supporte pas la moindre différence de température entre deux de ses parties. Sans quoi, l'hélium n'est plus exactement un superfluide.


Modèle des deux fluides [modifier]
Le principe de ce modèle dit que l'hélium superfluide est, en réalité, l'interpénétration, le mélange, de deux fluides aux propriétés très différentes. Il se composerait d'un fluide normal et d'un superfluide. La fluide normal se compose d'atomes n'ayant pas subi la condensation. Ils occupent donc, des états différents de l'état fondamental et les atomes qui le composent sont donc localisés. Le superfluide, lui, est indentifié au condensat. C'est à dire que l'ensemble atomes sont compressés dans l'état fondamental habituel. Contrairement au fluide normal, ses particules sont complètement délocalisées, point de vue quantique.
Le fait que l'hélium soit composé de ces deux éléments, n'est bien sûr qu'un modèle dont la validité reste à prouver.


D'autres superfluides [modifier]
Dans les années 70, Douglas Osheroff, David M. Lee et Robert C. Richardson ont découvert un état superfluide dans un isotope plus rare de l'hélium, l'hélium 3, à une température de 2mK environ, bien inférieure à la température de transition superfluide mesurée dans l'hélium 4. Pour cette découverte, le prix Nobel de physique leur a été attribué en 1996.

La différence entre les deux isotopes de l'hélium est que les atomes d'hélium 4 sont des bosons, alors que les atomes d'hélium 3 sont des fermions, ce qui fait que leur comportement à très basse température suit des lois radicalement différentes.

Comme l'a suggéré Fritz London dans les années 40, la formation d'un état superfluide dans l'hélium 4 correspond à une condensation de Bose-Einstein des atomes d'hélium qui sont des particules quantiques bosoniques. Toutefois, contrairement au cas du gaz de Bose idéal, dans l'hélium 4 la répulsion entre les atomes est très forte, et meme à très basse température, seulement 10% des atomes sont dans le condensat.

Au contraire, à cause de son caractère fermionique, l'hélium 3 à très basse température forme un liquide de Fermi. C'est l'existence d'une très faible attraction entre les atomes d'hélium 3 qui produit un appariement des atomes fermioniques d'hélium 3 en dessous de la transition superfluide. Un phénomène similaire conduit à la supraconductivité dans les métaux. Dans ce dernier cas, les particules formant un état superfluide sont des paires d'électrons ("paires de Cooper"), et l'absence de viscosité se traduit par une absence de résistivité électrique. La théorie des phases superfluides de l'hélium 3 est une extension de la théorie BCS développée par Balian, Werthamer, Anderson, Brinkmann, Morel et Leggett.

Conférence : http://www.canal-u.com/canalu/chainev2/utls/vHtml/1/programme/223/canalu/affiche/