Difference entre photon et neutrino?

Rigelorion · 29 mai 2017

Salut a tous !

comment d 'habitude en lisant des livres d astro je me pose des questions bizarres:p

quelqu un pourrait m expliquer ac des mots simples:be: en fait jai l impression que ce sont les memes particules.....

Merci d Avance !!!

Fred_76 · 29 mai 2017

Les photons sont des bosons (vecteurs de l'interaction électromagnétique), les neutrinos sont des fermions de sous famille leptons (qui ne réagissent pas à l'interaction forte).

Les photons ont une masse nulle et portent l'interaction électromagnétique, on dit qu'ils sont des bosons de jauge de l'interaction électromagnétique. Ils voyagent à la vitesse de la lumière. Leur spin est égal à 1. Ils sont leur propre antiparticule. Ils interagissent avec la matière (sinon on ne pourrait pas faire d'astrophoto !).

Il y a 3 neutrinos différents (on dit 3 saveurs), les neutrinos électroniques, les neutrinos muoniques et les neutrinos tauoniques. Ils changent régulièrement en passant d'une saveur à l'autre, en fait chaque neutrino est une combinaison quantique des 3 saveurs. Ils ont une masse très faible dont on ne connait qu'une limite supérieure, le débat n'est toujours pas tranché mais leur masse n'est très probablement pas nulle : ils ne voyagent donc pas à la vitesse de la lumière. Leur spin est de 1/2. Ils ont des antineutrinos. Ils n'interagissent qu'avec la gravitation et la force faible mais pas avec l'interaction forte et donc quasiment pas avec la matière, d'où la difficulté à les étudier.

Modifié 29 mai 2017 par Fred_76

jim · 29 mai 2017

Question intéressante... mais pourquoi cette relation ?

https://fr.wikipedia.org/wiki/Photon

https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino

Fred_76 · 29 mai 2017

Quelle relation ?

bongibong · 29 mai 2017

En complément, un photon est émis chaque fois que l'on a une particule électrique qui est accélérée (là je vulgarise, je veux pas entrer dans les transitions électroniques des atomes).

Un neutrino est émis en général dans un processus de désintégration de radioactivité beta. D'ailleurs, l'existence de cette particule a été postulée par Pauli (pour notamment satisfaire la conservation de l'énergie).

Comme dit, le neutrino interagit très peu avec la matière, et en ce moment des millions de milliards de neutrinos traversent chaque cm² de ta peau chaque seconde, et ça ne te fait strictement aucun effet.

Alors que si des photons du même flux et de la même énergie t'atteignaient... et bien je pense que tu aurais vite très très chaud (pour ne pas dire que tu serais irradié et mort instantanément).

Rigelorion · 29 mai 2017

merci !!!

jim · 30 mai 2017

Par "relation" ma question était pour Rigelorion : qu'est-ce qui lui a permis (reflexion, lecture,...) de vouloir comparer Photon et Neutrino !

D'autres questions dans le même genre :

Comment se propage une onde électromagnétique (une énergie !) dans le vide sidéral, dans la matière ?

Est-ce que le photon existe uniquement lors de l'interaction entre une onde électromagnétique et la matière ?

PS : Ce qu'il y a de magique dans cette histoire c'est que des milliers de fronts d'ondes viennent percuter le miroir ( mais qu'est ce qui se passe à ce moment ??? - est ce que c'est le miroir (le traitement) qui recrée l'onde ??? ou est-ce un rebond) et se concentrent pour venir disparaître dans le capteur sans se mélanger !!!

D'ailleurs, comment ces ondes peuvent être quasiment éternelles et ne plus dépendre de leur source ?

sixela · 30 mai 2017

L'onde qui se propage quand on lance un caillou dans une mare n'a pas besoin du caillou non plus pour se propager (l'analogie n'est pas parfaite comme on sait maintenant qu'une onde électromagnétique n'a pas besoin de medium --"ether"-- mais n'a besoin que du vide pour se propager: c'est une perturbation du champ électromagnétique, en tout cas dans le modèle classique Maxwellien).

Si quelqu'un éteind la lumière sur la lune, il te faut une seconde pour voir la lumière s'éteindre.

sixela · 30 mai 2017

ou est-ce un rebond

On peut en effet le voir comme ça: chaque point de la surface réfléchissante génère une onde circulaire en réponse à l'onde qui frappe, et la somme de toutes ces ondes (la "réponse" de la surface) génère le front d'onde qui retourne vers le secondaire.

Quant à dire si le photon est encore "le même" ou pas quand il traverse un médium autre que le vide ou est réfléchi, c'est une question qui n'a pas vraiment de sens: ça dépend du modèle utilisé (pour un modèle d'ondes EM tout le monde s'accorde à dire que c'est toujours la même onde, sinon on en arriverait vite à nier l'existence même de ce qu'on peut appeler "une onde") et de la définition de ce qui est le "même" photon (comme les particules n'ont pas de carte de visite).

jim · 30 mai 2017

L'onde qui se propage quand on lance un caillou dans une mare n'a pas besoin du caillou non plus pour se propager (l'analogie n'est pas parfaite comme on sait maintenant qu'une onde électromagnétique n'a pas besoin de medium --"ether"-- mais n'a besoin que du vide pour se propager: c'est une perturbation du champ électromagnétique, en tout cas dans le modèle classique Maxwellien).

Si quelqu'un éteind la lumière sur la lune, il te faut une seconde pour voir la lumière s'éteindre.

L'analogie avec le caillou est excellente. Maintenant dans l'eau j'imagine un peu la transmission d'énergie via les molécules d'eau (à plus de 800km/h quand même cf Tsunami) maintenant dans le vide c'est une autre histoire... je suis incapable de me faire une idée comment cette énergie est véhiculée... :confused:

Fred_76 · 30 mai 2017

L'énergie (ou plutôt le champ) électromagnétique, n'est pas véhiculée. Elle se propage. Il en est de même du champ gravitationnel, et des champs résultants des interactions fortes et faibles.

Pour rappel, les rayons d'action des forces fondamentales (et loi de dépendance à la distance) sont :

- interaction faible : jusqu'à 10^-17 m (en 1/r^5 à 1/r^7)

- interaction forte : jusqu'à 2,5 x 10^-15 m (en 1/r^7)

- interaction électromagnétique : infinie (en 1/r^2)

- interaction gravitationnelle : infinie (en 1/r^2)

jim · 30 mai 2017

On peut en effet le voir comme ça: chaque point de la surface réfléchissante génère une onde circulaire en réponse à l'onde qui frappe, et la somme de toutes ces ondes (la "réponse" de la surface) génère le front d'onde qui retourne vers le secondaire.

Quant à dire si le photon est encore "le même" ou pas quand il traverse un médium autre que le vide ou est réfléchi, c'est une question qui n'a pas vraiment de sens: ça dépend du modèle utilisé (pour un modèle d'ondes EM tout le monde s'accorde à dire que c'est toujours la même onde, sinon on en arriverait vite à nier l'existence même de ce qu'on peut appeler "une onde") et de la définition de ce qui est le "même" photon (comme les particules n'ont pas de carte de visite).

Comme je comprends les choses notre monde ne serait qu'un imbroglio d'ondes, traversant ou non la matière selon leurs fréquences, ce qui nous renvoie en passant au neutrino... pour qui la matière (au sens humain) n'existe pas... :b:

Fred_76 · 30 mai 2017

Comme je comprends les choses notre monde ne serait qu'un imbroglio d'ondes, traversant ou non la matière selon leurs fréquences, ce qui nous renvoie en passant au neutrino... pour qui la matière (au sens humain) n'existe pas...

Il n'y a pas de sens humain à la matière (sauf au fond des WC...).

Pour le neutrino, la matière (au sens général) existe juste un tout petit peu. On dit que sur 10 milliards de neutrinos traversant la Terre, 1 seul sera stoppé dans sa course...

jim · 30 mai 2017

L'énergie (ou plutôt le champ) électromagnétique, n'est pas véhiculée. Elle se propage. Il en est de même du champ gravitationnel, et des champs résultants des interactions fortes et faibles....

Justement comment cette énergie se propage ? Je présume qu'il doit y avoir plusieurs hypothèses ?

rmor51 · 30 mai 2017

Un excellent ouvrage de vulgarisation de R. Feymann, "Lumière et matière". Lumineux !

Existe en version poche collection Point Science et moins de 200 pages.

jim · 30 mai 2017

Il n'y a pas de sens humain à la matière (sauf au fond des WC...).

Pour le neutrino, la matière (au sens général) existe juste un tout petit peu. On dit que sur 10 milliards de neutrinos traversant la Terre, 1 seul sera stoppé dans sa course...

Justement, ce qu'on appelle matière ne serait-ce pas liée à une "perception humaine" qui est lié au spectre visible et disons à des être organiques limités au spectre visible.

En faisant de la Science Fiction, imaginons maintenant des êtres vibrants sur des fréquences style GSM, leur monde "matériel" ne serait-il pas tout autre ?...

jim · 30 mai 2017

Un excellent ouvrage de vulgarisation de R. Feymann, "Lumière et matière". Lumineux !

Existe en version poche collection Point Science et moins de 200 pages.

Merci je viens de le commander

Albuquerque · 30 mai 2017

Les neutrinos issus du soleil apportent à la terre environ 4% de l'énergie que lui apportent les photons.

Jusqu'ici on a laissé perdre cette énergie neutrinique, mais cela changera bientôt :

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/des-panneaux-solaires-fonctionnant-179370

Fred_76 · 30 mai 2017

Je ne l'avais pas vu ! En bref, yapuka...

jim · 31 mai 2017

Les neutrinos issus du soleil apportent à la terre environ 4% de l'énergie que lui apportent les photons.
Jusqu'ici on a laissé perdre cette énergie neutrinique, mais cela changera bientôt :

http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/des-panneaux-solaires-fonctionnant-179370

Très "crédible" cet article sur les panneaux à neutrinos ... datant de 1 avril 2016... de la vraie science fiction...

bongibong · 31 mai 2017

D'autres questions dans le même genre :
Comment se propage une onde électromagnétique (une énergie !) dans le vide sidéral, dans la matière ?[/Quote]Et bien dans le vide c’est simple, le vide est rempli d’un champ électrique et d’un champ magnétique (qui peuvent être nuls). Quand une onde arrive, elle change la valeur du champ électromagnétique. Les équations de Maxwell disent qu’un champ électrique variable crée un champ magnétique variable et un champ magnétique variable crée un champ électrique variable. C’est de cette manière que se propage un champ électromagnétique.

Dans la matière, il faut rajouter les propriétés (di)électrique de la matière et sa perméabilité magnétique, mais grosso modo, c’est le même mécanisme avec plus ou moins déplacement de particules chargées (plutôt oscillation).

Est-ce que le photon existe uniquement lors de l'interaction entre une onde électromagnétique et la matière ?
Quand un photon est émis par un système, ce système perd de l’énergie, donc cette énergie est bien emportée par une particule. Je ne rentre pas dans le débat du photon qui n’existe pas encore avant qu’on l’observe, de toute façon le bilan énergétique permet de savoir si le photon est parti ou non.
PS : Ce qu'il y a de magique dans cette histoire c'est que des milliers de fronts d'ondes viennent percuter le miroir ( mais qu'est ce qui se passe à ce moment ??? - est ce que c'est le miroir (le traitement) qui recrée l'onde ??? ou est-ce un rebond) et se concentrent pour venir disparaître dans le capteur sans se mélanger !!!
Les photons percutent le miroir. Il y a des propulsions basées sur ce principe : le voile solaire (on peut en voir un dans Star Wars épisode 2, à la fin le compte Dooku rentre sur Coruscent et donne le plan de l’étoile noire à Darth Sidious, il a un voile solaire).
D'ailleurs, comment ces ondes peuvent être quasiment éternelles et ne plus dépendre de leur source ?
Ben et toi ? quand tu pars de chez toi et que tu arrives au bureau, comment tu peux exister et ne plus dépendre de chez toi ?
C'est pour ça qu'on appelle les ondes électromagnétiques les solutions non triviaux sans source, ce qui veut dire qu'une onde électromagnétique existe et perdure indépendamment de la source qui l'a émise.

L'analogie avec le caillou est excellente. Maintenant dans l'eau j'imagine un peu la transmission d'énergie via les molécules d'eau (à plus de 800km/h quand même cf Tsunami) maintenant dans le vide c'est une autre histoire... je suis incapable de me faire une idée comment cette énergie est véhiculée...
Sauf qu’un tsunami n’est pas une onde, c’est un déplacement d’eau. Une onde se propage à 1500 m/s dans l’eau.

L'énergie (ou plutôt le champ) électromagnétique, n'est pas véhiculée. Elle se propage. Il en est de même du champ gravitationnel, et des champs résultants des interactions fortes et faibles.

Pour rappel, les rayons d'action des forces fondamentales (et loi de dépendance à la distance) sont :

- interaction faible : jusqu'à 10^-17 m (en 1/r^5 à 1/r^7)

- interaction forte : jusqu'à 2,5 x 10^-15 m (en 1/r^7)

- interaction électromagnétique : infinie (en 1/r^2)

- interaction gravitationnelle : infinie (en 1/r^2)

Il faut faire la différence entre intensité d’un champ, et rayonnement. Le champ électromagnétique, ce n’est pas de la lumière.
L’interaction électromagnétique a une intensité qui diminue bien en 1/r², mais le photon est une excitation du champ. Dans une interaction, aucun photon n’est émis, on parle de particules virtuelles (de bosons de jauge précisément, un photon virtuel).

De même, même s’il est facile de mesurer/constater l’intensité d’un champ de gravitation, il est parfois plus difficile de détecter le rayonnement associé (ondes gravitationnelles).

Justement, ce qu'on appelle matière ne serait-ce pas liée à une "perception humaine" qui est lié au spectre visible et disons à des être organiques limités au spectre visible.[/Quote]Ce qu’on appelle matière, ce sont des fermions qui respectent le principe d’exclusion de Pauli. Donc ça couvre toutes les particules du modèle standard (quark / lepton).
Au contraire des bosons qui satisfont la statistique de Bose-Einstein et peuvent se retrouver dans le même état.

En faisant de la Science Fiction, imaginons maintenant des êtres vibrants sur des fréquences style GSM, leur monde "matériel" ne serait-il pas tout autre ?...
Ca reste la même chose, mais il verrait par exemple le ciel nocturne brillant (le CMB).
Très "crédible" cet article sur les panneaux à neutrinos ... datant de 1 avril 2016... de la vraie science fiction...
Bien vu, à part si on sait faire des panneaux solaire dont l’épaisseur fait 1 al, on récupérerait seulement la moitié des neutrinos émis.

Modifié 31 mai 2017 par bongibong

Fred_76 · 31 mai 2017

Un panneau (cheveu ?) solaire de 1µm de section et 1 AL de longueur en plomb pèserait déjà quasiment la masse du Soleil. Il faudrait l'aligner pile poil dans l'axe de circulation du flux de neutrinos...

Si le fil ne faisait que l'épaisseur d'un atome de plomb (avec une masse molaire de 207.2 g/mol et une densité de 11.35 g/cm3, il y a 3.29^28 atomes/m3, d'où la distance entre deux atomes de plomb égale 3.12^-10 m), il ne peserait que 10,5 kg mais je doute que les neutrinos s'y prennent les pattes !

Albuquerque · 31 mai 2017

Lis donc l'article ; il faut du gallium hyperdense métastable.

Albuquerque · 31 mai 2017

La masse de ton cheveu de plomb est voisine de 55 000 tonnes.

Fred_76 · 31 mai 2017

Oui je me suis trompé, calculer à la pogne sur mon téléphone n'est pas mon fort !

Un fil de 1µm de diamètre et d'1 AL de longueur a un volume de 7430 m3, avec la densité du plomb de 11350 kg/m3, ça donne une masse de 84335 tonnes.

Pour le filament monoatomique de plomb, la masse est de 10.2 kg.

Bref, pour arrêter 50% des neutrinos, il faudrait étirer un fil de 10,2 kg de plomb d'un atome de diamètre et sur 1 année lumière sur le chemin des neutrinos. Autant la faible masse requise est tout à fait abordable à l'échelle humaine, autant la réalisation d'un tel fil est science-fictionesque.

Modifié 31 mai 2017 par Fred_76

sixela · 31 mai 2017

Justement comment cette énergie se propage ? Je présume qu'il doit y avoir plusieurs hypothèses ?

Pas vraiment. La force electromagnétique est une des forces fondamentales. Le champ est ce qu'il est, et (dans une formulation classique) il évolue selon les lois de Maxwell sans avoir besoin de quoi que ce soit sinon l'espace et le temps.

Même dans une formulation quantique le résultat des courses est le même: l'évolution du champ (au niveau macroscopique) fait partie des caractéristiques intrinsèques de notre univers.

Bon, il y a bien des théories comme la théorie à cordes pour expliquer toutes les particules et les lois (et donc les propriétés du champ électromagnétique) mais elles sont toutes spéculatives pour l'instant et en plus on déplace le problème, car la propagation des ondes EM est alors une propriété de la forme de l'espace multidimensionnel dans lequel nous vivons, et on ne répond pas à la question "pourquoi un espace comme ça --et les lois qui en dérivent-- et pas un autre?"°

--

°On peut redéplacer le problème avec un multivers spéculatif avec un zoo d'univers avec tous des lois différentes, et dire que nous ne serions pas là si les lois étaient différentes, mais bon, pourquoi ça et pas le néant, sans lois ni la possibilité de générer des univers...le néant est bien l'hypothèse la plus élégante (selon le rasoir d'Ockham alors également non existant), mais dommage qu'il ne colle pas aux observations.

Modifié 31 mai 2017 par sixela

Albuquerque · 31 mai 2017

Pour le cheveu de plomb d'un micron de diamètre, l'ordre de grandeur est bon mais toujours pas le calcul !

Moyennant quelques arrondis de calcul je trouve que le fil de diamètre monoatomique de 10,2 kg comporte 3 milliards d'atomes au mètre, en sorte que le diamètre atomique vaudrait 3,3 angströms, ce qui est tout proche du bon chiffre.

Modifié 31 mai 2017 par Albuquerque

syncopatte · 1 juin 2017

Deutsches Institut für Fliegenfischen (DIF) implanté à Heringstadt

Cela veut dire quoi Fliegenfischen? Et Hering?

Arriver avec quelques mois de retard rapport premier avril dénote d'une détente assez lente.

Ou alors tu es vachement en avance!

Patte.

Fred_76 · 1 juin 2017

pour le cheveu de plomb d'un micron de diamètre, l'ordre de grandeur est bon mais toujours pas le calcul !

M(1μm)=π*(10^-6)^2/4*9 460 730 472 580 800*11,35

Ça fait 84,3 kt

Pour le fil atomique, j'ai tout simplement compté le nombre d'atomes dans un cube de 1 cm de coté, ce qui me donne le nombre d'atomes sur une arête (de 1 cm) et ainsi la distance entre deux atomes de plomb :

Nb atomes Pb dans 1 cm3 = Nb Avogadro x densité massique [g/cm3] / masse molaire [g/mol]

= 6.02214E+23 * 11.35 / 207.2 = 3.30E+22 atomes/cm3

=> largeur du cube en atomes = (3.30E+22)^(1/3) = 32071480 at/cm

=> distance entre deux atomes = 1/largeur = 3.118E-10 m (ça fait un rayon atomique de 156 fm, proche de ce qu'on lit dans les bases de données)

On calcule la masse d'un atome :

=> masse d'un atome = densité massique / nb atomes = 11.35 / 3.30E+22 = 3.44E-22 g

On en déduit le nombre d'atomes pour couvrir une longueur de 1 année lumière et la masse du fil :

M(1atome) = 9 460 730 472 580 800 / 3.118E-10 x 3.44E-22 = 10440 g = 10.44 kg.

Cela dit, la température n'est pas constante sur 1 AL et elle est bien plus faible que les 20°C auxquels la densité massique du plomb est donnée. Je ne sais pas comment elle évolue à la température intersidérale (<50°K). A priori, les atomes étant moins excités par la température vont se rapprocher donc le fil va se contracter et il faudra une masse plus importante pour couvrir la même distance. Si on prend le rayon de covalence comme limite (146 fm, à comparer au rayon calculé précédemment de 156 fm) on arrive à une masse de 11.15 kg.

Modifié 1 juin 2017 par Fred_76

bongibong · 1 juin 2017

Un panneau (cheveu ?) solaire de 1µm de section et 1 AL de longueur en plomb pèserait déjà quasiment la masse du Soleil. Il faudrait l'aligner pile poil dans l'axe de circulation du flux de neutrinos...

Je n’ai pas vraiment chercher à vérifier les calculs, mais une réflexion de fond s’impose. En effet, on sait que la source principale d’énergie du soleil est la chaîne proton-proton :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cha%C3%AEne_proton-proton

On sait également que lorsque 4 noyaux d’hydrogène fusionnent en un noyau d’hélium, la réaction produisant le neutrino fournit 0.42 MeV réparti entre les 3 protagonistes (noyau de deutérium, positron, et neutrino). Sachant que la réaction entière produit 19 à 20 MeV, on voit tout de suite que le neutrino emporte moins de 2% de l’énergie totale…

Evidemment je n’ai parlé que de la chaîne PP1 qui représente 97% du mode de production d’énergie du soleil, le calcul est le même pour la PP2 et PP3 qui sont un peu plus marginaux.

Bon maintenant on parle de quoi ? La constante solaire c’est environ 1400 W/m², donc moins de 2% de tout ça c’est moins de 28 W/m².

Une section de 1µm² ça pourrait rapporter 10^-12 de la valeur évoquée là, en plus on espère attraper la moitié des neutrinos, en supposant un rendement de 1 (parce que le neutrino va faire quoi ? échauffer un peu le cable ? après faut ensuite l’utiliser pour faire un travail utile…) donc on parle bien de 28 10^-12 W. Je pense qu’en pétant je rapporte plus de puissance dans la journée.

Pas vraiment. La force electromagnétique est une des forces fondamentales. Le champ est ce qu'il est, et (dans une formulation classique) il évolue selon les lois de Maxwell sans avoir besoin de quoi que ce soit sinon l'espace et le temps. [/Quote]En fait dans ce que dit jim, ce ne sont pas plusieurs hypothèses, mais plusieurs modèles, ou plutôt paradigmes. Dans le modèle de Maxwell dit classique, je l’ai expliqué, c’est E variable qui engendre B variable qui engendre E etc…
En mécanique quantique, c’est le photon qui transporte l’énergie du champ, dont on peut très bien écrire l’équation de propagation etc…

Même dans une formulation quantique le résultat des courses est le même: l'évolution du champ (au niveau macroscopique) fait partie des caractéristiques intrinsèques de notre univers.[/Quote]Dit autrement, en prenant les équations de la MQ décrivant par exemple les photons, et à l’approximation classique, ben on devrait retrouver les équations de Maxwell dans le régime ondulatoire.

Bon, il y a bien des théories comme la théorie à cordes pour expliquer toutes les particules et les lois (et donc les propriétés du champ électromagnétique) mais elles sont toutes spéculatives pour l'instant et en plus on déplace le problème, car la propagation des ondes EM est alors une propriété de la forme de l'espace multidimensionnel dans lequel nous vivons, et on ne répond pas à la question "pourquoi un espace comme ça --et les lois qui en dérivent-- et pas un autre?"°[/Quote]Théorie à cordes, je ne connais pas, mais théorie des cordes je connais un peu.
Disons que la propagation d’une particule se fait dans l’espace… la géométrie des dimensions supplémentaires donne les propriétés aux particules connues (modes de vibration, enroulement dans les dimensions etc…)

Pour le moment la théorie des cordes offre un paysage énorme de configuration d’espaces compactifiées (Calabi-Yau), ce qui n’aide pas à la prédictibilité et la falsifiabilité de ce système.

--
°On peut redéplacer le problème avec un multivers spéculatif avec un zoo d'univers avec tous des lois différentes, et dire que nous ne serions pas là si les lois étaient différentes, mais bon, pourquoi ça et pas le néant, sans lois ni la possibilité de générer des univers...le néant est bien l'hypothèse la plus élégante (selon le rasoir d'Ockham alors également non existant), mais dommage qu'il ne colle pas aux observations.

En fait tu peux rajouter une couche sur le principe anthropique, si la vie intelligente ne peut apparaître, on ne serait pas là pour poser la question… mais est-ce une réponse scientifique ?

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