Qu'est-ce que le spin d'une particule

[pascal_meheut]

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Ceci amène une question : pourquoi un électron a-t-il besoin de deux tours sur lui-même (et non d'une unique rotation de 360°) pour se retrouver dans son état initial ?

 

Parce que cela n'est pas une rotation sur lui même dans le sens où on l'entend à l'état macroscopique...

 

C'est quoi la forme d'un électron ? Quand on parle de rotation sur lui même, c'est par rapport à quel axe ?

 

Un atome et ses électrons, cela n'est pas une étoile avec des planètes qui tournent autour tout en ayant une rotation sur elles mêmes... Ca, c'est juste une image de vulgarisation.

 

Par ex, quand on calcule les énergies possibles des orbitales d'un atome d'hydrogène, on doit prendre en compte en fait que l'électron a une probabilité non nulle de se trouver à l'intérieur du proton et que dans ce cas, il est moins soumis à sa charge électrique...

 

Bref encore une fois, il y a des limites à la compréhension qu'on peut avoir en manipulant uniquement des concepts vulgarisés parce qu'ils ont de grandes limites et qu'on les franchit très vite.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

j'ai peut-être trouver la réponse sans vraiment l'avoir comprit mais apparemment dans le cas de l'électron lorsqu'il fait un tour sur lui même toute ses caractéristiques sont multipliées par un facteur -1 donc au deuxième tour sur lui-même on re-multiplie ses caractéristiques par le facteur -1 dès lors il est dans son état initial et l'équilibre des forces d'attraction entre les charges électrique sont conservées.

 

Maintenant pourquoi les bosons ont un spin entier et donc qu il ne doivent pas faire 1 tour sur eux même pour retrouver leur états initial mais 1/n tour avec n= spin >=0 et entier, quelqu'un de plus malin l'expliquera surement beaucoup mieux.

 

Comme le dit Pascal, il ne s'agit pas ici de la rotation d'un "électron-bille" sur lui-même ; le fait qu'il faille 2 tours (4 pi) pour se retrouver dans l'état initial fait référence au fait que les spins demi-entiers sont liés au groupe des rotations dans l'espace. Pour se convaincre que c'est bien le double tour qui est l'unité cyclique de base pour les rotations dans l'espace, on peut utiliser l'analogie de la "coupe balinaise" ; il s'agit d'un mouvement dans lequel on pose une coupe ou une assiette à plat sur sa main et il faut exécuter une gymnastique du bras en faisant faire deux tours à la coupe afin de ramener celle-ci dans sa position initiale, ceci est illustré dans la vidéo suivante : https://www.youtube.com/watch?v=Rzt_byhgujg. On peut également visualiser cela avec un ruban que l'on tord sur lui-même :

 

Bien entendu, l'électron n'effectue pas réellement cette gymnastique, c'est simplement une illustration pour montrer une propriété du groupe mathématique associé au spin 1/2.

 

Dominique

[Dodgson]

Bonjour,

 

 

 

Comme le dit Pascal, il ne s'agit pas ici de la rotation d'un "électron-bille" sur lui-même ; le fait qu'il faille 2 tours (4 pi) pour se retrouver dans l'état initial fait référence au fait que les spins demi-entiers sont liés au groupe des rotations dans l'espace. Pour se convaincre que c'est bien le double tour qui est l'unité cyclique de base pour les rotations dans l'espace, on peut utiliser l'analogie de la "coupe balinaise" ; il s'agit d'un mouvement dans lequel on pose une coupe ou une assiette à plat sur sa main et il faut exécuter une gymnastique du bras en faisant faire deux tours à la coupe afin de ramener celle-ci dans sa position initiale, ceci est illustré dans la vidéo suivante : https://www.youtube.com/watch?v=Rzt_byhgujg. On peut également visualiser cela avec un ruban que l'on tord sur lui-même :

 

Bien entendu, l'électron n'effectue pas réellement cette gymnastique, c'est simplement une illustration pour montrer une propriété du groupe mathématique associé au spin 1/2.

 

Dominique

 

Voir aussi le paragraphe 11.3 "la géométrie des quaternions" de Roger Penrose, "A la découverte des lois de l'univers", Odile Jacob, 2007/"The Road to Reality", Jonathan Cape, 2004.

[Pevrik]

"La physique quantique c'est comme les toilettes turques : c'est l'art de faire quelquechose en s'appuyant sur rien."