• Spin, Quarks, Neutrinos

  • La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques qui s'opposent à celle de physique classique, cette dernière ayant échoué dans la description de l'infiniment petit (atomes, particules) et dans celle de certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. La physique quantique comprend : l'ancienne théorie des quanta, les postulats de la mécanique quantique, la mécanique quantique non relativiste, la physique des particules, la physique de la matière condensée, la physique statistique quantique, la chimie quantique, les théories candidates à une description de la gravité quantique.
La physique quantique est l'appellation générale d'un ensemble de théories physiques qui s'opposent à celle de physique classique, cette dernière ayant échoué dans la description de l'infiniment petit (atomes, particules) et dans celle de certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. La physique quantique comprend : l'ancienne théorie des quanta, les postulats de la mécanique quantique, la mécanique quantique non relativiste, la physique des particules, la physique de la matière condensée, la physique statistique quantique, la chimie quantique, les théories candidates à une description de la gravité quantique.
 #38719  par Alex4ndre
 
D'accord mais comment on peut différencier les bosons des fermions avec un spin 0,5 et 1 si celui-ci est modifié en fonction de l'angle d'observation ?...
 #38722  par Madarion
 
Car une particule élémentaire a toujours le même spin.

La physique quantique est en quelque sorte en dehors de l'espace-temps ?
Car une particule élémentaire ne subis pas l'influence du temps et de l'espace conventionel.

Image

Elle garde la même direction de son spin quelque soit l'endroit ou elle se trouve dans l'univers.

Par exemple, les particules élémentaires qui constituent une balle de tennis aurons constamment la même direction de leurs spins même quand la balle est en train de se déplacer, de tourner et de rebondir.

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Pour bien comprendre la physique quantique on dois oublier les lois de la physique atomique.
Bien qu'elles soient hiérarchiques, ces deux physiques sont littéralement à l'opposé l'un de l'autre ?
 #38724  par bongo
 
Je voulais connaître des précisions sur l'origine et "l'utilité" des muons, des tauons, avec leurs neutrinos respectifs, des quarks strange, top, bottom et charm.
Et bien sur l’utilité, on n’en sait rien. Je peux juste te citer Isidor Rabi, lors de la découverte du muon « mais qui a commandé ça ? ». En fait les particules que tu évoques semblent avoir pratiquement les mêmes propriétés que celles de première génération, mais en plus lourdes.
Il semblerait qu’il y a une raison profonde à l’existence de ce que l’on appelle les générations suivantes de particules autre que la 1ère qui constitue les particules usuelles (up down, électron neutrino électronique).
A priori, trois générations seraient nécessaire pour violer la symétrie CP, et donc la prépondérance de la matière sur l’antimatière. Je ne l’ai pas très bien compris, et je ne saurais absolument pas l’expliquer. Cela requiert des connaissances dans les groupes de symétrie et des mécanismes assez propres à la théorique quantique des champs.
J'aimerai bien aussi être éclairé sur le spin.
Pour le spin, j’ai déjà rédigé quelque chose sur un autre topic, tu pourras commencer la lecture çà partir de ce lien :
post38375.html#p38375
Tu verras que toutes les interventions ne sont pas forcément pertinentes, comme sur tous les forums.

Pour le spin, je sais que c'est une propriété qui caractérise les particules, mais comme écris dans le sujet que tu m'as invité à regarder, on nous présente ça comme un mouvement de la particule, alors que c'est plus compliqué... du coup j'aimerai bien qu'on m’explique mieux ce que c'est quand je dis "m'éclaircir" ^^
Disons que tu peux considérer le spin comme une liberté interne supplémentaire des particules. C’est assez compliqué à se le représenter intuitivement, tout simplement parce que ce n’est pas du tout quelque chose qui a à voir avec des objets courants.
Pour vraiment se représenter le spin, il faut absolument faire un peu de mathématique. C’est plutôt compliqué. Tu verras que beaucoup ont essayé de se représenter le spin avec des dessins, mais cela reste juste des dessins, et ne reflètent en rien les propriétés particulières du spin.


Bon, je vais légèrement sortir des sentiers battus !

Imagine un carton d'emballage avec un objet à l'intérieur, et sur un coté il y as un petit trous.
En regardant à l'intérieur par ce petit trou tu ne verra qu'une partie de l'objet.

Et bien les particules élémentaires c'est un peut la même chose ?
Tu sait que chaque particule a un spin, mais tu ne pourras l'observer que d'une seule face.
Jusque là c’était pas mal du tout.
La face de l'électromagnétisme ?
Avec cette phrase, on voit qu’en fait tu ne comprends pas très bien les termes que tu emploies.

Donc,
quand tu observes des particules avec un spin en face, tu verra un spin entier.
Les notions « face » etc… c’est trop vague, pour ne pas dire pas rigoureux du tout. En plus ce que tu dis est complètement faux, puisque les particules existent soit avec un spin entier (les bosons), soit avec un spin demi-entier (les fermions).
Quand tu observes le spin d’un boson sur un axe (n’importe lequel en fait), tu observeras un spin entier.
Quand tu observes le spin d’un fermion sur un axe (n’importe lequel) tu observeras forcément un spin demi-entier.
Si tu observes des particules "en biais", tu verra des fractions de spins.
Si tu observes des particules de cotés, tu verras un spin neutre ou double.
Et là c’est du n’importe quoi.
Bon au lieu de raconter des conneries, est-ce que tu as lu les liens que je t’ai donné ? L’expérience de Stern et Gerlach ? L’algèbre de SU(2) ?
L’algèbre des opérateurs de moment cinétique ? Les espaces de Hilbert ? Les vecteurs et valeurs propres ?
 #38725  par bongo
 
D'accord mais comment on peut différencier les bosons des fermions avec un spin 0,5 et 1 si celui-ci est modifié en fonction de l'angle d'observation ?...
D’abord un boson se distingue d’un fermion par son comportement collectif, c’est-à-dire avec pleins d’autres particules identiques à lui-même.
Un boson a ce que l’on appelle a comportement grégaire, ils ont tendance à se rassembler ensemble dans le même état quantique. Les bosons, qui sont de spin entier, obéissent à la statistique de Bose-Einstein. C’est ce qui permet l’effet LASER, qui est tout simplement des atomes excités dans une cavité résonnante, où lorsqu’un photon est émis spontanément par l’un des atomes, celui-ci provoque l’émission des autres atomes et les photons ainsi émis se retrouvent tous dans exactement le même état d’énergie, et de phase. Il existe d’autres manifestations des bosons comme par exemple la superfluidité de l’hélium 4 où cette fois-ci c’est un atome d’hélium 4 qui se comporte globalement comme un boson. L’hélium dans ce cas là perd toute viscosité et peut s’écouler sans perte d’énergie, impressionnant à voir en vidéo. Tu as aussi tout ce qui est condensat de Bose-Einstein.

Quant aux fermions, ce sont des particules qui ne peuvent pas occuper le même état quantique (alors que pour les bosons, c’est le contraire, ils ont tendance à se rassembler). C’est ce qui explique la stabilité de la matière. Les fermions obéissent à la statistique de Fermi-Dirac, et la conséquence c’est le principe d’exclusion de Pauli, qui explique la structure de la classification périodique des éléments.

Ensuite, comme on en vient à parler des particules de spin demi-entier, on va dire ½, quand tu décides d’observer le spin de ces particules sur n’importe quel axe, tu vas observer forcément la valeur +1/2 ou -1/2 et aucune autre valeur. Il n’y a pas de biais ou quoique ce soit. Même si tu viens d’observer la valeur +1/2 sur l’axe (Ox), tu peux prendre un axe faisant un angle quelconque avec l’axe (Ox), tu observeras toujours + ou -1/2.

Pour un boson de spin 1, tu peux observer 3 valeurs possibles : -1 0 ou +1 quel que soit l’axe que tu choisis, quel que soit l’angle que cet axe fait avec des axes Ox, Oy Oz que tu auras également choisis arbitrairement.

Une autre propriété que j’ai totalement occulté, mais trop long à développer sur ce même poste, c’est le fait que tu ne puisses observer le spin des particules sur autre chose que sur un axe. C’est-à-dire qu’après avoir observé le spin sur l’axe Ox, et que tu décides d’observer le spin sur l’axe Oy, tu perturbes le spin sur l’axe des Ox (et Oz).
 #38729  par Alex4ndre
 
Wow.
Ça reste tout de même compliqué.... et tu m'as écrit un roman pour ma question... x)
Merci !
Je vais lire "Les secrets de la matière" de Klein pour revenir parce que ca reste encore compliqué pour moi au niveau du Spin x)
Merci en tout cas !
 #38739  par Alex4ndre
 
Bon, ok.
J'ai lu l'bouquin. Il ne parle pas de Spin, mais en relisant ton message plus attentivement, j'ai bien compris.
Pour les tauons et les muons, effectivement, ils ont les même propriétés que les électrons, mais en plus lourds, et avec une petite durée de vie. Il me semble que c'est pareil pour les neutrinos assignés.
Comment peut-on avoir des spin négatifs, ainsi qu'un spin nul pour les bosons ?
Et effectivement, la superfluidité de l'hélium est assez impressionnante...