propriétés d'électrons émancipées...

[Morgane]

Salut tout le monde!

 

Je viens de lire un petit article dans science et vie qui m'a scotchée : dans un gaz d'électrons dont on contraint les mouvements, le spin et la charge pourraient se séparer et se déplacer indépendament sous forme de spinons et de chargeons! C'est une blague?! Est-ce que quelqu'un a déjà entendu parler de ça et pourrait me donner des précisions, des explications??

 

Merci d'avance

[ArthurDent]

Salut tout le monde!

 

Je viens de lire un petit article dans science et vie qui m'a scotchée : dans un gaz d'électrons dont on contraint les mouvements, le spin et la charge pourraient se séparer et se déplacer indépendament sous forme de spinons et de chargeons! C'est une blague?! Est-ce que quelqu'un a déjà entendu parler de ça et pourrait me donner des précisions, des explications??

 

Merci d'avance

 

Je pense que ce n' est pas une blague. Il ne faut pas voir l' électron comme une petite boule portant une charge électrique et un spin.

Cette vision là est séduisante, mais ne marche pas (est contraire à l' expérience) pour pratiquement toutes les situations, sauf celle où l' électron se déplace dans le vide , à faible (pour un électron) vitesse.

 

Dans un milieu dense, le comportement des électrons devient "bizarre" ...

Le bon formalisme pour le décrire est l' électrodynamique quantique, dont le concept fondamental est un champ , (un truc présent dans tout l' espace, comme la surface de l' eau d' un lac) , l' électron devenant dans ce formalisme une excitation particulière du champ (une déformation, en quelque sorte. Un peu comme quand celle qui se produit à la surface de l' eau quand on jette une pierre)

 

En jouant sur les conditions aux limites (les "bords" du lac), on peut obtenir tout un tas de comportement différents (les vagues sur le lac)

 

Pour le détail du découplage entre spin et charge, je ne peux pas t' aider, je n' ai pas lu l' article.

 

A+

--

Pascal.

[Morgane]

Hello,

 

Oui, c'est bien ce que je m'étais dit au début : une particule étant associée à un champs de probabilité, pourquoi ne pourrait-on pas trouver la charge ici, le spin là et pourquoi pas une autre propriété ailleurs encore... Mais ensuite je me suis souvenue avoir lu dans le cadre d'une explication du principe d'incertitude d'Heisenberg que lorsqu'on observait un électron, par exemple, on trouvait toujours toutes ses propriétées au même endroit. Alors quoi? Les propriétés sont-elles éparpillées jusqu'à ce qu'on les observe? Et cette fois-ci, comment ont-ils fait??

Amicalement

 

PS: je recopie ici l'article, il est court :

Une théorie vieille de 40 ans vient d'être indubitablement vérifiée : dans un gaz d'électrons dont on contraint les mouvements, le spin et la charge (des caractéristiques de l'électron) peuvent se séparer et se déplacer indépendament sous forme de spinons et de chargeons. Un peu comme si la couleur et l'élasticité d'une balle de tennis pouvaient exister en dehors de l'objet lui-même! C'est le phénomène, extravagant pour le profane, que vient d'observer une équipe du Berkeley National Laboratory aux Etats-Unis, après avoir créé un cristal dans lequel le mouvement des électrons est réduit à une dimention. Ces particules sont ainsi forcées de se déplacer les unes derrière les autres à faible distance, ce qui renforce la répulsion entre leurs charges et donne naissance à la séparation spin-charge. [...]

[ArthurDent]

Merci pour l' article. Effectivement, il est court ... Sans plus de détails sur la manip, difficile d' approfondir.

 

Sinon, comme tu le fait très judicieusement remarquer , quand on observe UN électron, toutes les propriétés sont localisées au même point (ce qui fait dire que l' électron n' a pas de structure).

Mais dans cette expérience, on observe un GAZ d' électrons ... Autrement dit, un GRAND NOMBRE d' électrons ...

 

A+

--

Pascal.

[Morgane]

Bonsoir,

 

Oui, d'accord, on observe un gaz d'électrons mais ça ne change rien : toutes les propriétés de chaque électron devraient se trouver liées entre elles, alors comment est-il possible que l'on observe des spins qui se balladent tout seuls?

 

Amicalement

[ArthurDent]

Bonsoir,

 

Oui, d'accord, on observe un gaz d'électrons mais ça ne change rien

 

Ben si , ça change tout. Les électrons intéragissent les uns avec les autres, et ça change complètement les propriétés du bazar.

 

A+

--

Pascal.

[Morgane]

Ben si , ça change tout. Les électrons intéragissent les uns avec les autres, et ça change complètement les propriétés du bazar.

 

Tu m'expliques? Je ne suis pas encore assez calée en physique pour saisir parfaitement ce que tu entends par là...

[ArthurDent]

Tu m'expliques? Je ne suis pas encore assez calée en physique pour saisir parfaitement ce que tu entends par là...

 

Je vais essayer, mais je ne suis pas un bon vulgarisateur ...

 

Pris individuellement, on pourrait croire qu' un électron est assimilable à une petite boule de matière chargée qui tourne sur lui-même ... Mais ce n' est qu' une approximation (dite "classique").

 

La mécanique quantique a démarré quand on s' est aperçu qu' autour de l' atome, les électrons avaient des propriétés différentes de celles qu' on pourrait attendre d' une petite boule de matière chargée tournant sur elle-même et autour du noyau ... Notamment :

- La répartition autour du noyau obéit à une statistique particulière (autrement dit, ils se "trouvent" plus souvent dans certaines régions de l' espace que d' autres)

- Il n' est pas possible de leur attribuer une trajectoire: Tout se passe comme s' ils étaient "dilués" dans toute la zone qu' ils occupent.

- Ils n' absorbent ou n' émettent de l' énergie que de façon quantifiée.

Toutes ces propriétés bizarres ne se manifestent que lorsque les électrons intéragissent (absorbent ou émettent des photons) . A basse énergie, (quand ils sont libres, isolés, par exemple dans le vide), ces effets ne s' observent que très peu.

 

La théorie qui décrit le mieux les électrons dans une situation où ils intéragissent, c' est l' électrodynamique quantique. Et cette théorie prédit tout un tas d' effets contre-intuitifs (parce qu' on se représente souvent un électron comme une petite boule de matière, alors qu' il s' agit dans le formalisme de cette théorie, d' un champ occupant tout l' espace au sein duquel se produisent des excitations, cf mon post plus haut).

 

A+

--

Pascal.

[Morgane]

Si,si, c'est pas mal comme vulgarisation, la preuve je crois que j'ai compris:p . Donc, selon toi, les spins qu'on a vu se ballader tout seuls resteraient dans le champs de l'électron c'est ça? Et ben c'est quand même en contradiction avec tout ce qu'on a observé jusque là non? Puisque, même zone ou pas, le spin et la charge sont quand même pas au même endroit... Ou bien y a-t-il encore un truc qui m'échappe?

 

Amicalement