Quelqu’un pour discuter physique quantique?

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  • Laurent
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    @loran-itchi

    @ter et @micky38fr
    Bonjour,

    J’ai revu la vidéo de David et il s’agit effectivement d’une analyse mathématique de la construction des gammes, et en prolongeant des accords que l’on construit à partir du cycle des notes qui se succèdent presque exactement dans le cycle des quintes. Et, David part des harmoniques et des sous-harmoniques d’une fréquence fondamentale, par exemple le la à 440 Hz : les harmoniques sont obtenues en multipliant la fréquence fondamentale par un nombre entier, tandis que les sous-harmoniques sont obtenues en divisant la fréquence fondamentale par un nombre entier.

    En plus, David commence par dire qu’à une corde correspond une fréquence comme pour le tuyau d’orgue.

    Pour un tuyau d’orgue, c’est en général vrai qu’il n’émet qu’une seule fréquence et, du coup, pour avoir un son plus intéressant, on joue ensemble plusieurs tuyaux. On joue donc un accord constitué de plusieurs fréquences (une associée à chacun des tuyaux) qui sonnent plus ou moins bien suivant ce que l’on est habitué à entendre d’un point de vue culturel.

    Par contre, quand on excite une corde que l’on modifie ou pas sa longueur principale en venant appuyer dessus sur le manche de l’instrument, on a ce qu’on appelle une note mais qui contient plein de fréquences. A part pour le cas d’un seul tuyau d’orgue, il n’y a presque que la flûte traversière où très peu de fréquences sont émises quand on joue une note. Et, c’est pour des instruments tels que l’harmonica, chromatique, l’harmonica diatonique (pour les notes normales, moins pour les bends et encore moins pour les overblows ou les overdraws), et probablement les autres instruments à anche libres, que l’on a un son émis très très riche en harmoniques : de mémoire, il y a des harmoniques jusqu’à plus de 20 kHz dans le son des notes soufflées ou aspirées normales pour l’harmonica diatonique.

    Pour la plupart de autres instruments, le son émis est constitué de notes qui sont plus ou moins en rapport harmonique : une note de plus basse fréquence appelée le fondamental et les autres notes dont la fréquence est presque un multiple de la fréquence fondamentale. Presque parce que le dispositif physique d’émission, notamment dans le cas des cordes, introduit un décalage fréquentiel que l’on nomme inharmonicité. Et, cela n’est plus du tout vrai quand on s’intéresse à certains instruments tels que les percussions : pour les cymbales, par exemple, on n’a vite affaire à des sons composés de plein de fréquences qui ne sont pas en rapport harmonique et avec une organisation chaotique…

    Mais, cela ne correspond qu’à l’analyse du contenu fréquentiel du signal, auquel on accède à peu près (les fréquences calculées ne sont pas « calées » sur les harmoniques d’une note sauf coup de bol miraculeux ou son généré avec un modèle super accordé et ne comportant aucune inharmonictité) avec une analyse de Fourier : spectres globaux sur la totalité du son ou successions de spectres sur des portions du signal temporel, ce qui donne les spectrogrammes.

    Alors, même si David, introduit une « équation » pour expliquer pourquoi le cycle des quintes se boucle presque parfaitement, on ne parle pas d’équations des notes en acoustique musicale.

    En fait, on peut effectivement considérer que les notes sont le résultat d’une mise en œuvre de phénomènes physiques que l’on décrit plus ou moins bien avec des équations, plusieurs en général même si, trop de gens pensent qu’une seule équation, l’équation d’onde serait suffisante.

    Le problème c’est que les équations sont très différentes quand on change un peu l’instrument.

    Pour la guitare classique, on a une excitation d’une corde fortement tendue (pré-contrainte) qui est censée être fixe à ces deux extrémités. Or, le manche se déforme et vibre déjà ce qui signifie que, du côté, de la tête du manche, ça bouge déjà plus ou moins. Ensuite, là où sa bouge sensiblement, c’est du côté du chevalet et heureusement car la corde toute seule n’émet pas de son avec suffisamment de puissance (ou d’énergie) pour générer une sensation sonore. En fait, c’est la table de la guitare (dite table d’harmonie) qui est mise en mouvement (ou en déformation plutôt) par la transmission des mouvements de la corde grâce au chevalet. Et, en vibrant la table d’harmonie émet de l’énergie (audible) suffisante pour provoquer une sensation sonore, de mémoire, au-dessus des 250 Hz. Or, comme il n’y a pas assez d’énergie audible sous les 250 Hz, il y a une deuxième source sonore qui émet beaucoup d’énergie audible aux alentours des 100 Hz, c’est la rosace (le trou percé dans la table quand il est « rond ») qui correspond à l’air rentrant et sortant de la caisse de résonance.

    Sur les guitares électriques solid-body, le chevalet et le manche sont fixés à un bout de planche épaisse donc il faut capter le signal de vibration des cordes avec des microphones et l’amplifier pour qu’on puisse l’entendre dès qu’il y a un autre instrument à proximité : la table d’harmonie rayonne un peu de son mais pas avec assez de puissance, ce qui est bien pratique, par contre, si on habite dans un immeuble.

    Après, il y a les guitares blues ou jazz qui ont une caisse plus ou moins importante mais sont dotés de microphones car sinon on ne les entend pas suffisamment dès qu’ils y a des instruments acoustiques qui jouent aussi. Il y a aussi les guitares électro-acoustiques qui ont des cordes en nylon mais embarquent un microphone. Puis d’autres modèles encore avec même parfois de vrais petits ordinateurs embarqués.

    Par compte, les équations pour décrire la guitare classique sont furieusement compliquées (non linéaires et couplages non linéaires) et ne correspondent à l’équation de propagation d’onde que dans un cas qui ne peut être rencontré en pratique : la corde infiniment souple. Mon directeur de thèse, Claude Valette, et un de ses thésards, Christian Cuesta, ont sorti un ouvrage sur la mécanique de la corde vibrante aux éditions CNRS dans les années 90. Et, quand on le parcourt, on ne peut que constater tout ce qui doit être mis en œuvre pour pouvoir re-synthétiser un son d’une seule corde. Mais, dans les modélisations par modèles physiques courantes, le modèle est très simplifié voire caricatural ce qui donne des sons de très mauvaises qualité s’ils ne sont pas retraités.

    Si certaines personnes sont intéressées par la question de la physique des instruments de musique, elles peuvent aller jeter un coup d’œil dans le livre collectif « physique des instruments de musique » dirigé par Antoine Chaigne et Jean Kergomard, paru chez Belin en 2008 pour la première édition (re-publié et traduit au moins en anglais depuis). Mais, ce n’est pas d’un abord facile car c’est un ouvrage destinés aux chercheurs ou passionnés avec une très forte culture scientifique. En plus, certains instruments ne sont pas à peu abordés car ces auteurs n’ont pas encore tout « digéré », notamment ce qui se passe pour les anches libres alors que Jean Kergomard et Joël Gilbert étaient dans mon jury de thèse et que j’avais eu l’occasion d’aller faire une petite visite et de discuter d’une certain nombre de points avec Antoine Chaigne à propos des anches libres quand il était encore en France à l’ENSTA (Ecole des Techniques de l’Armement ayant ré-intégré le giron de Polytechnique). Mais, cet ouvrage est le plus récent et le moins incomplet à consulter pour qui veut avoir une idée de ce qui se fait dans l’acoustique musicale orthodoxe.

    Pour ma part, j’ai pas mal de réserves, fortes, ne serait-ce que sur ce qui est proposé pour les instruments à vent a minima dès lors qu’il existe une excitation d’un « résonateur » par une ou plusieurs anches, qu’elle(s) soi(en)t libre(s), battante(s) voire lippale(s)…

    Pour finir, ces équations physiques font intervenir :
    – des équations de déformations de structure (anche, cordes, membranes, tables d’harmonie, …) excitée par plein de trucs ou de gestes différents souvent très mal modélisés ;
    – des équations de mise en mouvement (écoulement !?) d’air empruntées à la mécanique des fluides pour décrire les instruments à vent ou les phénomènes de rayonnement ;
    – des équations empruntées à la thermodynamique pour décrire les liens entre la pression, la masse volumique, au besoin la température voire des grandeurs vite antipathiques comme l’entropie (l’enthalpie, l’énergie interne, …) ainsi que ce que l’on nomme la célérité du son dans l’air (ou dans l’eau ou tout autre milieu).

    Et, ces équations sont en général impossibles à résoudre sauf de manière approchée, notamment grâce à des approximations numériques, donc on bricole des modèles plus ou moins simplifiés à partir des desquels on essaye de calculer des simulations que l’on compare avec le résultat de mesures, pas toujours bien ciblées sur les phénomènes physiques effectivement à l’œuvre.

    Or, comme dans le reste de l’acoustique, l’approche orthodoxe consiste à essayer de simuler les phénomènes avec des ondes, ce qui, selon moi, est une très mauvaise idée dès lors que l’on doit prendre en compte le comportement de l’air dans le modèle. Mais, c’est une autre conception…

    Donc @ter, j’avais bien senti qu’on ne parlait pas de la même chose s’agissant des équations des notes de musique.

    Bonne journée,
    Loran

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    Laurent
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    @loran-itchi

    @nikolatx
    Je prendrai le temps de répondre plus en détails à tes commentaires de mon post car là, il faudrait déjà que je déjeune puis que je reprenne quelques travaux suspendus le temps de m’accorder une petite pause sur ce site.


    @nikolatx
    et @micky38fr
    Dans l’approche classique, on parle souvent de paquet d’ondes quand le phénomène est censé être constitué de plusieurs fréquences très proches qui sont contenues dans une bande de fréquences très étroite en sous-entendant que l’on a plusieurs ondes monochromatiques qui participent au phénomène physique étudié. Mais, dans le cas de phénomènes quelconques, ondulatoires, on peut avoir une infinité d’ondes monochromatiques qui interviennent et on doit alors avoir une superposition (intégration du point de vue mathématique), non plus sur un petit intervalle de fréquences (ou de nombres d’ondes) mais sur la totalité des fréquences ou des nombres d’ondes…

    Et, dans la définition du paquet d’ondes quantiques, on est aussi censés voir intervenir une infinités de fréquences (ou de nombres d’ondes) constituant la fonction d’onde car on ne sait pas quelles sont les ondes monochromatiques intervenant effectivement pour re-synthétiser le phénomène quantique, la fonction d’onde. Donc, la définition quantique et la définition classique du paquet d’ondes ne sont pas différentes, si ce n’est que ces descriptions mathématiques ne sont pas utilisées pour décrire des objets de même nature physique.

    En acoustique, on superposera des ondes de pression, en électromagnétisme des ondes de potentiel scalaire ou vectoriel électromagnétiques ou, si on ne travaille pas avec les potentiels électromagnétiques mais les champs électrique et magnétique, des ondes de champs électriques et/ou magnétiques.

    En mécanique quantique, on re-synthétisera la fonction d’onde à partir d’ondes monochromatiques fonctions de l’énergie ou de la quantité de mouvement, en lieu et place des ondes monochromatiques fonctions de la pulsation ou du nombre d’onde car on utilise les deux équations suivantes :
    – équation de Planck -Einstein : E = \hbar . w où E désigne l’énergie totale (celle égale à l’hamiltonien), w la pulsation (w= 2 \pi multiplié par la fréquence) et \hbar la constante de Planck h divisée par 2 \pi ;
    – équation de de Broglie (vectorielle en « 3D », scalaire dans le cas « 1D » considéré ici) : p = \hbar . k où désigne la quantité de mouvement (masse multipliée par la vitesse) et k le nombre d’onde.

    Pour simplifier, je me place dans la suite dans le cas des phénomènes spatio-temporels « 1D’ donc des phénomènes dépendant d’une variable spatiale r et du temps t.

    Mais, au départ, tout part d’une re-synthèse d’un phénomène physique quelconque spatio-temporel à partir de la transformée de Fourier spatio-temporelle inverse qui fait intervenir des produit d’exponentielles complexes spatiale (phase k.r) et temporelle (phase w.t) avec k et w qui sont supposées varier de l’infini à plus l’infini (donc une re-synthèse faisant intervenir 2 intégrales de moins l’infini à plus l’infini).

    Ensuite, si les phénomènes sont ondulatoires, on dispose d’une contrainte additionnelle se présentant, dans le plan spatio-temporel (r,t), comme une équation linéaire entre les dérivées partielles scalaire et temporelle du phénomène étudié. Et, si on transforme cette équation spatio-temporelle en lui appliquant la transformée de Fourier spatio-temporelle, on tombe sur une équation reliant k et w, donc au besoin E t p dans le cas quantique. Cette relation fréquentio-fréquentielle car valide uniquement dans le plan (k,w) (ou le plan « fréquentiel » (p, E) dans le cas quantique) est appelée la relation de dispersion, et, elle permet de décrire les couples (k,w) (ou (p, E)) qui interviennent effectivement dans les phénomènes étudiés. Cette relation indique la dépendance entre k et w (p et E) et elle indique qu’il faut non plus intégrer pour tous les k et w (je ne précise plus le cas quantique avec p et E après pour alléger tout ça un peu…) constituant le plan fréquentiel (k,w) pour re-synthétiser les phénomènes ondulatoires, mais seulement sur les couples (k, w) qui vérifient la relation de dispersion.

    Cela se traduit par la possibilité de choisir quelle variable fréquentielle on conserver et d’éliminer l’intégration de moins l’infini à plus l’infini associée à la variable fréquentielle que l’on ne conserve pas.

    Et, c’est cette expression simplifiée qui constitue, selon moi, la définition mathématique et physique valide de la notion de paquet d’ondes, comme superposition de toutes les ondes monochromatiques pertinentes, quitte à ce qu’il y en ait une infinité par ce que les ondes monochromatiques ne sont pas la bonne base de modélisation adaptée au phénomène étudié. A titre d’exemple, non pas spatio-temporel mais purement temporel, on peut dire que modéliser un bruit par une superposition de sinusoïdes temporelles n’est pas une très bonne idée, même si on le fait à des fins d’analyse des signaux, et, qu’il serait plus pertinent d’avoir une équation générant le bruit étudié (ce que l’on ne sait pas à peu faire en général…).

    La dernière étape est le cas où il n’y a qu’une seule onde monochromatique qui intervient dans le phénomène étudié. Dans ce cas, il n’y a qu’un seul couple (k,w) qui doit être pris en compte pour la re-synthèse, et, il faut donc réduire, dans l’expression du paquet d’ondes, l’intégration sur la variable fréquentielle choisie à la seule valeur effectivement valide (un seul k_0 ou une seule w_0). Et, ce n’est que comme ça que, selon moi, on est en mesure de définir de manière mathématiquement et physiquement valide, une onde monochromatique.

    Ce qui change avec cette construction c’est l’amplitude (complexe) de l’onde monochromatique car elle ne correspond pas à une simple transformée de Fourier temporelle (respectivement spatiale) si on a choisit de conserver comme variable fréquentielle w (respectivement k) mais à la valeur de la transformée spatio-temporelle pour le couple (k_0,w_0). Et, ça ça change complètement la perspective, l’interprétation et, surtout, le calcul du poids (amplitude complexe) de l’onde monochromatique puisque pour calculer la transformée de Fourier spatio-temporelle pour le couple (k_0,w_0), il faut disposer, idéalement, des informations (donc des mesures…) du phénomène étudié pour toutes les distances r et pour tous les temps t, ce qui est impossible à mettre en œuvre d’un point de vue expérimental… Pour des phénomènes « 3D » c’est encore pire puisqu’il faut disposer des mesures pour tous les points de l’espace et tous les temps, donc disposer des mesures pour tout l’espace-temps ! Conclusion qui fout un sacré bordel car, en pratique, les expérimentateurs ne font pas des mesures partout (sur une durée finie) mais uniquement au point qu’ils veulent étudier. Il y a donc un paradoxe à dénouer entre la description théorique et la pratique expérimentale qui ne sont pas du tout compatibles…

    Le problème, c’est que cette histoire de poids ou d’amplitude complexe, on l’a aussi dans les expressions des paquets d’onde car le poids de chacune des ondes monochromatiques prises en compte dans la formation (superposition) du paquet d’ondes correspond à la valeur de la transformée de Fourier spatio-temporelle pour le couple (k,w) (je suis revenu dans le cas « 1D ») associé à l’onde monochromatique.

    Et, c’est ce premier problème qui interdit, selon moi, de pouvoir convoquer les inégalités d’Heisenberg car on ne peut pas interpréter le paquet d’onde quantique (ni classique), donc la fonction d’onde, comme une simple transformée de Fourier temporelle si on utilise la pulsation w comme variable fréquentielle ou une simple transformée de Fourier spatiale si on utilise le nombre d’onde k comme variable fréquentielle.

    On a donc une fonction d’onde qui correspond à une transformée de Fourier inverse spatio-temporelle qui ne permet de retrouver les inégalités d’Heisenberg que si on peut découpler les évolutions temporelles et spatiales, donc que si le phénomènes est stationnaire. Ce qui ne cadre pas super bien avec la prise en compte du terme de dérivée temporelle dans l’équation de Schrödinger…

    De toute façon, avec ma proposition, la fonction d’onde ne renseigne pas sur les caractéristiques mécaniques des particules étudiées : position, vitesse ou quantité de mouvement. Donc, même si on peut dériver des inégalités d’Heisenberg, pour des phénomènes stationnaires (les fluctuations du vide ?), cela ne permet pas de dire que l’on ne peut pas savoir en même temps où se trouve la particule et que vaut son impulsion (ou sa vitesse) car la fonction d’onde ne décrit absolument ces propriétés des particules.

    Evidemment, encore faut-il que ma proposition soit valide, ce que je ne pourrais moi-même envisager sans doute (doute chronique du « zèbre » qui n’a pas confiance en lui même s’il a vérifié et re-vérifié l’ensemble à chaque fois et le refera encore et encore dans le futur, une sorte de rocher de Sysiphe personnel…), que quand mes articles auront été examinés avec honnêteté par les « pairs » qui seront chargés du « reviewing ».

    J’espère que cela permet de compléter un peu plus le puzzle de cette notion de paquet d’ondes. !
    Loran

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    Ima
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    @ter

    @loran-itchi, d’abord, merci pour ta patience, ton enthousiasme et ta considération.

    J’ai pris connaissance de ta réponse et je te remercie de ton explication. Je parviens à peine à conceptualiser ta thèse, car je n’ai pas les connaissances pour te suivre.
    Mais tu m’as donné envie de te lire ce que je continuerai de faire. Je te souhaite le meilleur pour l’aboutissement de tes travaux.

    Laurent
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    @loran-itchi

    Bonsoir à tous les curieux en science,

    Je me demande si un format plus adapté pour discuter et illustrer certains points de vue ne serait pas une vidéo réalisée à la tablette et au stylet au besoin plus voix. Cela permettrait de mettre explications et formalisme mathématique en parallèle pour permettre l’accès à ce dernier.

    Est-ce que cela vous semblerait intéressant, plus intéressant que des posts ou complémentaire ? Et, que ce soit sous cette forme ou la forme de billets, qu’est ce qui vous intéresserait comme points en physique ? Pour ma part, je navigue dans quelques disciplines mais pas dans toutes.

    Y-a-t-il sinon des questions que vous vous posez sur les activités d’enseignant-chercheur, de chercheur ?

    Je sais qu’on trouve sur YouTube des choses qui vont de la vulgarisation (Bruce de E-penser et David Louapre de Sciences Etonnante, mais j’ai vu d’autres vulgarisateurs que je trouve intéressants) au cours en direct en ligne de physique bien violente pendant des séances de 2 à 3h comme sur la chaine « Scientia Egregia ».

    Est-ce que serait d’ailleurs intéressant de partager des ressources, des adresses de chaînes ?

    Au plaisir d’avoir vos remarques, vos suggestions,
    Loran

    • Cette réponse a été modifiée le il y a 3 semaines et 5 jours par Laurent.
    • Cette réponse a été modifiée le il y a 3 semaines et 5 jours par Laurent.
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    Laure
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    @titenightrebirth

    Bonjour Loran @loran-itchi,

    De rien pour l’article. La figure 42, la figure réponse à l’univers la vie et tout le reste 😉
    En fait ce qui est intéressant c’est qu’en QCD sous conditions extrêmes, tu peux en venir à utiliser de l’hydrodynamique pour décrire le comportement de la matière sous la forme d’un quasi fluide parfait, avec une petite viscosité. Comme quoi, il y a de la mécanique des fluides même ici.

    Sinon je ne voudrais pas briser ton enthousiasme, mais le sujet que j’avais créé sur la science et ou j’avais demandé de ne partager que du contenu sourcé, à vu débarquer toutes ailes dehors, un bourdon télépathe, entre autre (je préfère te prévenir). Sinon tu feras peut-être la connaissance de Joëlle, poseuse de questions scientifique intarissable si elle t’identifie comme personne ressource répondeuse de questions. Ca occupe vite les longues soirées d’hiver, une Joëlle :).

    Personne n’a répondu à @yusonara :
    Du côté des muons, y a deux trois trucs sympas en ce moment:

    la mesure la plus précise du moment magnétique « anormal » du muon, et une déviation qui commence à être significative par rapport au modèle standard.
    https://home.cern/fr/news/news/physics/intriguing-new-result-lhcb-experiment-cern
    Une mesure de la violation de l’universalité de la saveur leptonique, qui commence aussi a être un peu significative

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    Nikola
    Participant
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    @nikolatx

    @lauran-itchi Carrement en vidéo perso ça me parle plus que de lire.

    Anonyme
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    @

    Bonjour tout le monde, bien que complètement larguer (comme d’habitude ahah), le sujet est vraiment trop passionnant !


    @loran-itchi
    , ça serais génial des vidéos ! Si ça vous prend pas trop de temps, ça serais un peu comme Khan Academy ?

    j’essaye d’apprendre sur la physique des particules, surtout sur leurs détections, c’est génial de pouvoir voir leurs trajectoires, leurs vitesse, « calculer » leurs énergie mais ça reste de la physique « classique », peur d’être hors-sujet, désolé si c’est le cas.

    Y’as un site qui est pas mal pour la vue des particules dites radioactives c’est ce site : https&&&://www.cloudylabs.fr/wp/ (site français/anglais) ( veuillez retirer les « & », c’est pour pas faire un hyperlien) c’est via les chambres à broulliard.


    @yusonara
    , Cela ne risque pas beaucoup de vous aidez, mais y’as ce site qui parle un peu des muons et aussi la possibilité de faire un « muonscope » : https&&&://physicsopenlab.org/?s=muon (site anglais/italien) (veuillez retirer les « & », pour ne pas faire un hyperlien)

    j’ai des questions, vu que vous vous y connaissez beauucoup mieux, j’ai vu sur Internet, que il est possible d’arrêter une particule grâce à un rayon laser (probablement de haute énergie), es-ce que la particule perd son énergie initial ? et si oui est-il possible de la réaccélerée ?, et surtout es-ce que c’est possible de « gelé » une particule avec ce dispositif ?

    Au plaisir de vous lire ! 🙂

    Laurent
    Participant
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    @loran-itchi

    @mahaq : Bonjour,

    Je ne vois pas pourquoi la physique classique serait hors-sujet car la question tourne notamment autour du ou des liens de la description quantique et de la description classique.

    Je regarderai les liens que vous avez communiqués quand j’aurai un peu de temps pour moi car je viens de débuter l’évaluation de dossiers de candidature pour le concours, qui décidera des futurs étudiants que je pourrai « déformer » quand ils débarqueront en deuxième année.

    Pour l’histoire de l’arrêt du photon, je veux bien avoir le lien internet si vous l’avez encore car je ne sais pas ce que veut dire arrêter une particule à moins qu’il ne s’agisse de la piéger dans un volume restreint ? Si on adopte un point de vue classique, modifier la quantité de mouvement d’une particule est possible, on peut la freiner ou modifier sa trajectoire en appliquant « une force » (ou un potentiel ?) qui s’oppose pour partie à son mouvement initial.

    Pour une boule de billard sur un tapis de billard, on peut réussir à freiner une boule parce qu’elle perd au fur et à mesure de l’énergie (cinétique) dans ses interactions avec le feutre du tapis (frottements) et les rebonds sur les bords du billard (amortissement et déformations locales du ruban ?). Donc, au bout d’un moment, si elle reste sur le tapis (si on évite les trous ou s’il n’y en a pas), la bille s’arrête.

    Mais, elle est au repos par rapport au billard qui s’oppose à sa chute naturelle du fait de la gravitation. Par contre, par rapport au centre de la Terre, elle tourne plus ou moins puisque la Terre tourne suivant un axe plus ou moins incliné par rapport à l’axe nord-sud. Et, si le point de repère, c’est le centre du Soleil, la bille suit un mouvement compliqué qui, en première approximation, se confond très certainement largement avec celui du centre de la Terre.

    Voilà pourquoi je ne peux pas vous répondre car je ne sais par rapport à quoi la particule se retrouve à l’arrêt. Ce qu’on peut dire, c’est qu’elle est à l’équilibre dans un certain repère qu’il faut définir. Et, ce n’est qu’ensuite, à partir du bilan des interactions de la particule avec son environnement, qu’on pourra essayer de comprendre cette histoire de particule qui s’arrête.

    Bonne journée,
    Loran

    Anonyme
    Inactif
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    @

    @loran-itchi Bonjour, merci tout d’abord d’avoir répondu,

    Ah d’accord, j’me disais vu que vous parlez essentiellement de physique quantique, je pensais un peu mettre les pieds dans le plat, et vu mes (très) maigres connaissance en physique quantique et classique, je voulais pas interrompre la discution.

    Il y’as aucun soucis, faites a votre aise, les liens seront (normalement) toujours disponibles. Bon courages sur ce pour vos candidatures !

    Alors je vais être hônnete, j’ai mal vu le lien, il parle de NANOparticules et non de particules, mes deux neurones ont été leurrer ahah mais voici toute même le lien : https&&&://physique.u-bordeaux.fr/Espaces-etudiants/Projets-instrumentaux-en-Master/Projets-instrumentaux-en-master-2019-2020/Utilisation-d-une-carte-FGPA-pour-le-piegeage-laser-d-une-nanoparticule (Veuillez enlever les « & ») Toutes mes excuses d’avoir mal vu.

    Mais cela me perturbais et il s’avere qu’il aurais un moyen de piège optique, dit de pince optique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pince_optique mais c’est plutôt vague et dur de trouver vraiment réponse.

    Mais oui c’était effectivement ça, le moyen de la piégée dans plus un faisceau laser pour l’immobilisée totalement, la mettre en suspend grâce au laser, quelque sois sa nature, électron/positron/muon, mais aussi un(e) alpha, ect… Et savoir si toute son énergie est « drainer » ou alors en arrêtant le faisceau laser si elle est toujours libre de se « mouvoir », bien que cela n’as pas beaucoup d’importance, c’était surtout pour savoir, j’espère que ce n’ais pas trop brouillon ou farfelu ^^
    Bien que vous avez raison, y’as des moyen de la faire dévier de sa trajectoire, vous pensez à un aimant assez puissant ? (comme dit plus haut, j’débarque sans vraiment connaître mais cela est vraiment trop intéressant pour ne pas connaître ahah)

    Bonne journée

    Laurent
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    @loran-itchi

    Bonjour,

    La particule qu’elle soit macroscopique (boule de billard), mésoscopique (« particule fluide » étudiée en mécanique des fluides), microscopique (atome ou molécule) ou nanoscopique (électron, proton, neutron puis tout le bestiaire constituant ces proton/neutron ou interagissant avec) ne correspond qu’à une modélisation mathématique en général. En fait, on dote un point à l’échelle observée d’un tas de propriétés physiques et on essaye de trouver des lois qui sont susceptibles de décrire au mieux les phénomènes physiques à l’œuvre. Mais, cela ne reste que des modèles, des représentations intellectuelles.

    Après, suivant l’échelle et le machin qu’on modélise par une particule, on essaye de ne retenir que les mécanismes ou phénomènes physiques les plus pertinents par rapport à ce que l’on cherche à étudier.

    Pour la boule de billard, on partira ainsi sur une modélisation par une particule ponctuelle, dotée d’une masse, d’une position, d’une vitesse, d’une accélération, d’une quantité de mouvement, d’une énergie cinétique voire potentielle, principalement. Et, si on reste dans le cas de l’utilisation sur un billard sans trous, on pourra se contenter de supposer :
    – qu’on lui communique de l’énergie cinétique et une vitesse à l’instant initial (choc élastique avec la point de la queue) ;
    – qu’elle va se déplacer en ligne droite entre deux rebonds sur les bandes latérales ;
    – que les rebonds se feront, dans le cas d’une première approche, sous forme de chocs élastiques sans amortissement ;
    – que le feutre du tapis introduit un amortissement proportionnel à la vitesse de la boule et s’opposant à son mouvement ;
    – que les chocs avec d’autres boules se font suivant l’hypothèse de chocs élastiques entre deux particules ponctuelles de même masse.

    Du coup, pour étudier son mouvement, on pourra utiliser, par exemple, le principe fondamental de la dynamique qui suppose que la variation de la quantité de mouvement (produit de la masse supposée constante par la vitesse) est le résultat des chocs avec les autres boules, les bandes et l’effet de l’amortissement par le feutre du tapis.

    Donc suivant la position initiale des boules sur le tapis, la direction de la queue quand elle vient frapper la boule, la trajectoire suivie par la boule peut changer de manière drastique, mais, à la fin, la boule finit toujours par s’immobiliser en un « point » donné sur le tapis.

    Si on essaye de décrire ce qui se passe de manière un peu moins simpliste lors des chocs de la boule avec les bandes latérales, on réussira peut-être à vérifier qu’un tout petit écart de direction ou de vitesse de la point de la queue au moment où on met la boule en mouvement conduira à une trajectoire qu’on ne peut pas prévoir, ainsi que le « point » où elle s’arrêtera, notamment si on a plus de 2 rebonds sur les bandes latérales. Le modèle est très sensible à une petite variation dans les conditions initiales.

    Par contre, dans cette modélisation, on ne tient pas compte de la gravité car on suppose qu’elle est systématiquement compensée par l’action (je n’aime pas le mot réaction) du tapis (du billard posé sur la Terre) sur la boule. On suppose aussi que l’ensemble du billard ne bouge pas, alors qu’il ne bouge pas (à très peu) par rapport à la Terre. Et, on ne tient pas compte des déformations éventuelles de la boule lors des chocs (qui ne sont qu’approximativement élastiques) ou lors de ses déplacements sur le tapis. Comme on ne tient pas compte de la composition interne de la boule donc des atomes. Sans oublier les électrons, protons et neutrons composant les atomes, ni les quarks composant les protons et les neutrons, ni les particules de médiation ou tout le bestiaires des particules qui passent dans le coin, ou encore les fluctuations quantiques (ou pas ?) du vide, …

    Tout ça pour illustrer que notre modélisation, par une particule, correspond à une situation très simplifiée où on ne prend en compte que les phénomènes ou interactions pertinentes, puis les équations les moins inadaptées à la description des phénomènes auxquels on essaye de s’intéresser.

    Et, je n’ai pas envisagé que le billard soit relativiste ou quantique.

    Donc, ce qu’on peut retenir, dans un contexte non relativiste et classique, c’est que l’on peut modifier la trajectoire de ces « particules » en provoquant une modification de leur quantité de mouvement grâce à l’interaction la plus adaptée selon la situation. Si on a un électron qui gravite autour d’un noyau, on peut :
    – ne pas considérer les interactions fortes et faibles car l’électron est trop loin du noyau ;
    – ne pas considérer l’attraction gravitationnelle générée par le noyau ou les autres électrons car elle est très très petite devant l’interaction électromagnétique ;
    – considérer qu’il est soumis à l’action du champ électromagnétique associé aux protons constituant le noyau et aux électrons dans un voisinage à déterminer ;
    – considérer qu’il peut interagir avec d’autres particules dont les photons et que si l’énergie communiquée est suffisante, cet électron pourra passer d’une orbite plus basse à une orbite plus haute voire échapper à l’attraction du noyau, ou, si le noyau est excité, qu’il peut produire un photon et (re-)descendre sur une orbite plus basse associée à un niveau d’énergie plus faible.

    Par contre, il faut tenir compte a minima de la loi de Planck pour le photon et ne pas supposer que l’électron rayonne en permanence un champ électromagnétique car, vu que ce rayonnement consomme de l’énergie, l’électron devrait être freiné et finir très rapidement par « tomber » sur le noyau à cause de l’attraction électromagnétique créée par les protons constituant le noyau atomique.

    C’est avec ce genre de modélisation, simple, que l’on comprend que l’on a un soucis avec l’électromagnétisme qui prévoit qu’une source en mouvement rayonne un champ électromagnétique de manière continue sous forme de photons. Or, avec l’hypothèse de Planck et son interprétation par Einstein notamment dans le cas de l’effet photoélectrique, on sait que l’hypothèse d’un rayonnement électromagnétique continu par l’électron n’est pas une hypothèse satisfaisante.

    Après, il faut notamment prendre en compte le fait que l’électron va probablement très vite et qu’une description relativiste est très certainement nécessaire, ce qui va changer les équations considérées et une partie des interprétations. Puis, il y a la question de la prise en compte (ou pas !) des effets quantiques dans un cadre relativiste.

    Tout ça en gardant à l’esprit que, contrairement à la boule de billard, on ne sait même pas quelles sont les conditions initiales pour l’électron (vitesse initiale, position initiale, quantité de mouvement ou impulsion initiale, …) ni si et quand un photon (ou une autre particule) va lui « tomber » sur le « coin du nez ». On « sait » juste que l’électron est censé se trouver sur une orbite donnée en fonction du niveau d’énergie qu’on lui suppose. Et, encore, tout le monde ne sera pas d’accord avec ça puisqu’à cause de la (méchante ?) mécanique quantique, la question de la position et de la vitesse/quantité de mouvement/impulsion de l’électron à un moment donné est plus ou moins indéterminable.

    Donc, pour comprendre le cas cité, il faut étudier le cadre des hypothèses utilisées et avoir une idée des phénomènes pertinents pour, par exemple, piéger ou « immobiliser » une particule. Sans oublier tout ce que nous ne savons pas, ne comprenons pas totalement ou de manière incorrecte, ….

    Je regarderai les liens que vous avez mis quand j’aurai un peu de temps (suffisamment aussi). Je verrai si j’y comprends quelque chose (pas garanti car plus ou moins loin de mon « terrain de jeu »). Et je reviendrai dire ce qu’il en est (j’ai rien compris) ou ce que je peux éventuellement proposer comme piste(s) en espérant ne pas dire trop de bêtises…

    Bonne journée,
    Loran

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    Anonyme
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    @

    Bonjour, vous avez plus que concretement répondu à ma question, merci !

    Si l’électron tombe/s’éffondre sur son noyau, es-t’il « annihiler » par celui-ci ?
    Si on prend (à prendre avec des pincettes car il est trèèès fort probable que j’dise une bêtise) la liaison covalente, les éléctrons devrais rester « lier » ?

    Enfin voilà, je vous laisse tranquille avec mes questions ^^’

    Pour les liens ne vous tracassez pas, si j’ai réussi à comprendre un peu, qui quonque comprendras parfaitement ahah ^^
    Mais merci de votre patience !
    Bonne journée

    Laurent
    Participant
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    @loran-itchi

    @mahaq
    Bonsoir,

    Attention, l’électromagnétisme classique dit qu’une charge électrique en mouvement continue rayonne (créer un champ) en continu ce qui consomme de l’énergie de manière continue.

    Mais, si on accepte que l’électron se déplace sur une orbite autour du noyau de l’atome, orbite associée à un niveau d’énergie défini et constant, ce que ne dit pas l’interprétation orthodoxe de la mécanique quantique (orbitales ou nuage électronique, pas de position, pas de vitesse et de quantité de mouvement ou d’impulsion dans le cas relativiste) mais qui peut correspondre à la description classique, il semble plutôt que l’électron ne rayonne pas d’énergie de manière continue mais de manière, potentiellement, très brève quand il se désexcite (après avoir été excité très souvent plus rarement sauf erreur de manière spontanée).

    Cela signifie que si aucune autre « particule » ne vient heurter la « particule » électron, la « particule » électron devrait continuer à rester à tourner (mais pas en rond) ad vitam aeternam sur son orbite, sous ces hypothèses, sans aller voir de plus près le noyau.

    Maintenant, on peut bombarder des atomes, et donc des noyaux, avec plein de particules dont des électrons hyper rapides. Dans ce cas, est-ce qu’il y a annihilation ? Je crois que cela dépend d’un tas de conditions suivant le type d’atome, sa faculté à se briser donc sa facilité à entrer dans les réactions de fission nucléaire.

    Et quid du rebond plus ou moins élastique ou du fait que les électrons passent plus ou moins à coté du noyau ? Cela va certainement causer a minima des perturbations de l’atome mais de quelle manière précisément, je n’en sais rien et je ne suis pas sûr que l’on sache ce qui va se passer de manière sûre au préalable.

    Je me demande s’il n’y aura pas une répartition aléatoire des comportements observés comme, par exemple, dans mon souvenir, une probabilité d’observer de la diffraction, pas de diffraction voire de la réflexion des particules qu’on balance sur une cible en fonction de l’énergie cinétique des particules envoyées et de leur angle d’incidence suivant le matériau de la cible (donc encore les atomes la constituant).

    Pour savoir ce qu’il en est effectivement, il faudrait se pencher sur les expériences menées avec notamment les accélérateurs de particules. Moi, j’ai des souvenirs datant du lycée ou de lectures plus ou moins récentes, car ce n’est pas du tout mon quotidien. Et, je ne me suis intéressé, pour le moment, qu’à la mécanique quantique où on a principalement des interactions entre photon et électron (ou son antiparticule) et qui ne suppose pas (ne décrit pas en fait) le cas où des particules disparaissent ou apparaissent. Ca c’est pris en compte dans les extensions de la mécanique quantique : électrodynamique, théorie quantique des champs, chronodynamique quantique et autres trucs en « quantique » que j’aurais oubliés ou qui resteraient éventuellement à découvrir !?

    Affaire à suivre, informations à compléter
    Loran

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    @loran-itchi Bonjour,

    Effectivement cela me dit quelque chose, j’avais vu en regardant les chambres à broulliard, un phénomène plutôt rare, un électron « libre » (il me semble sans trop de bêtise que cela venais d’une source émettant des électrons/Bêtas) enfin soite, il avais heurté l’électron d’un atome ce qui avais provoquer l’échange d’électron, l’électron « libre » de plus forte puissance a éjecter l’autre électron qui lui était lier à son atome, tout ça sur un angle de 90 degré +-, l’autre éléctron (celui qui était lié) a fini sa course dans la chambre sans ce lier à un autre atome, désolé si c’est un peu broullion ^^

    Mais merci d’avoir pris la patience de m’expliquer tout ça, c’est un monde encore fort difficile pour moi, ayant trèèès peu de connaisance sur le sujet (voire aucune ^^’ ), juste de vagues souvenirs par-ci par-là, c’est fort intéressant en tout cas !

    Normalement rien de disparaît vraiment donc mon résonnement est mauvais

    Peut-être les exposés du CERN peu aider sur leurs compréhension ?

    Merci et bonne journée !

    Laurent
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    @loran-itchi

    @mahaq
    Bonsoir,

    Ce que vous décrivez ressemble beaucoup à un choc analogue au choc élastique (non relativiste) entre deux particules solides animées de vitesses différentes mais de même masse, où les deux particules échangent leurs quantités de mouvement. Du coup, dans ce genre de choc, potentiellement pas loin d’être relativiste, l’électron extérieur prendrait la place de l’électron interne et l’électron pourrait peut-être sortir de l’atome. A moins que l’électron incident ne rebondisse sur l’électron interne auquel cas, si on compare avec le rebond d’une particule indéformable (non relativiste), sur une paroi, la composante tangentielle s’inverse (pas la composante normale) de la vitesse, ce qui correspond à la réflexion spéculaire.

    Par contre, tout ne se conserve pas dans ce domaine de la physique, notamment le nombre de particules (annihilation ou création, rentrée ou sortie dans le vide quantique). Donc, la maxime « rien ne se perd, tout se transforme » n’est pas universellement valide en physique, sauf pour quelques grandeurs physiques bien identifiées.

    Par exemple, dans les cas non relativistes, on considère comme équations la conservation de la masse et de la quantité de mouvement, alors, que dans les cas relativistes, c’est un l’intervalle qui reste invariant, intervalle faisant intervenir les deux « faces » des quadrivecteurs : l’énergie et l’impulsion (version relativiste de la quantité de mouvement).

    Pour en savoir plus, il faut se pencher sur la question des symétries en physique théorique. Mais, comprendre d’abord ce qui se passe dans les cas classiques me semblent plus efficace pour aller loin dans la compréhension de la physique.

    Bonne soirée,
    Loran

    Anonyme
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    @loran-itchi
    Bonjour, vous avez fort sûrement raison, il est probable que l’électron ce sois juste fais attirer par l’autre électron et qu’au final il ne se sois jamais toucher mais juste dévier, les tracés dans les chambre à broulliard sont plutôt imposant, j’ai juste mal vu probablement ^^

    Cela voudrais dire que si un électron et un positron se collisionent, de même énergie, ils « disparaîtrais  » ?

    Oui, j’avoue être fort larguer ahah ^^’

    Bonne journée

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