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notion de Boson

Publié : 26 Mai 2017, 08:15
par immarcello
Bonjour,
J’ai approché cette notion qui demeure encore incertaine pour moi.
Il semblerait que le fermion soit plus proche du monde concret que nous avons l’impression de pouvoir palper, que le Boson qui se résume à un effet de force.
L’un serait une particule comme un morceau de quelque chose, alors que l’autre serait un morceau d’énergie. Mais à cela la formule E=mc² vient ajouter le trouble.
Je voulais savoir si dire cela correspond à une vérité physique ?

Re: notion de Boson

Publié : 26 Mai 2017, 14:12
par darrigan
Bonjour,

Les bosons ont un spin entier. Les fermions ont un spin demi-entier.

Les photons sont des bosons de spin 1. Ils transportent bien une énergie (électromagnétique). Or on peut dire que la lumière est quelque chose de concret non ? On peut la voir, la créer, la concentrer, l'absorber, la dévier, la diffracter, etc.

Certaines expériences historiques (fentes de Young) ont montré que les photons pouvaient se comporter comme des particules "classiques". Et inversement, que les électrons (fermions, spin 1/2) pouvaient se comporter comme des ondes. Ondes et particules sont bien du concret.

Peut-être ce qui te gêne est que le photon n'a pas de masse au repos, alors qu'il a une énergie ? La formule $E=mc^2$ est en fait incomplète. La formule complète est $ E^2 = m_0^2c^4 + p^2c^2$ où $p$ est l'impulsion.
Pour un photon, $m_0 = 0$, il ne reste que le second terme, soit : $E = pc$

Enfin, chose étrange, on parle de "boson" même pour des particules matérielles. Par exemple le noyau d'hélium 4 (2 protons et 2 neutrons) est un boson, car son spin est entier.

Re: notion de Boson

Publié : 26 Mai 2017, 15:54
par immarcello
Bonjour,
Oui nous pouvons voir la lumière, ou plutôt la présence du photon, de la même manière que nous entendons une vibration.
Est-ce du même ordre ?
Ce qui différencie le boson du fermion est uniquement le spin ?
La notion de spin m’est difficile, comment peut-on le mesurer avec certitude ?
Ayant essayé de la comprendre je me suis vite heurté à une approche mathématique. Est-on obligé d’en passer par les notions mathématiques de moment cinétique pour espérer comprendre le spin ?
Lorsque j’ai consulté une explication du moment cinétique cela m’a amené à l’opérateur hamiltonien.
Dois-je en passer par là pour espérer comprendre ?
Je sais que je pose beaucoup de questions, mais si non ce ne serait pas amusant.
Merci.

Re: notion de Boson

Publié : 26 Mai 2017, 21:53
par ecolami
Bonsoir,
Dans l'égalite E=pc on remarque que l'impulsion est mesurée comme une masse. N'est-ce pas curieux?
Pourquoi avoir crée cette notion d'impulsion alors?

Re: notion de Boson

Publié : 26 Mai 2017, 22:56
par darrigan
Pas tout à fait Ecolami.

Si tu compares $ E = mc^2$ et $E=pc$, tu vois que la vitesse de la lumière n'est pas au carré, $p$ n'a donc pas la dimension d'une masse.

Du point de vue des dimensions, l'énergie est homogène à $M.L^2.T^{-2}$ et la vitesse à $L.T^{-1}$. On retrouve bien que la masse est homogène à $\frac{M.L^2.T^{-2}}{L^2.T^{-2}} = M$ :fete:

L'impulsion est homogène à $\frac{M.L^2.T^{-2}}{L.T^{-1}} = M.L.T^{-1}$, c'est-à-dire une masse multipliée par une vitesse, ou, dans le cas du photon, la constante de Planck (J.s équivalent à $M.L^2.T^{-1}$) par la longueur d'onde (m ou $L$) du photon : $p = \frac{h}{\lambda}$

Re: notion de Boson

Publié : 27 Mai 2017, 07:11
par immarcello
Bonjour,
N’ayant pas eu de réponse à mes questions je retente ma chance.
Les bosons comme les gluons sont échangés lors de l’interaction forte lorsque deux quarks interagissent. Ils agissent comme des forces.
On retrouve cette notion d’échange de photons (vecteur de l’interaction électromagnétique) par des fermions.
Peut-on dire qu’un boson se différencie d’un fermion par le fait qu’il est un vecteur de force ?

Re: notion de Boson

Publié : 27 Mai 2017, 09:53
par immarcello
Rebonjour,
Je voudrais revenir sur une intéro-affirmation « Or on peut dire que la lumière est quelque chose de concret non ? »
Les photons sont récupérés par des photorécepteurs de la rétine. Un pigment photosensible appelé opsine absorbe les photons. Cela me rappelle que l’électron qui reçoit un photon, change de couche au niveau de l’atome, entrainant la disparition du photon. Ce qui est vu est plus l’effet du photon que le photon lui-même. Alors, lorsque l’on voit la lumière, ne voit-on pas l’effet du photon sur le pigment ?
Doit-on céder à l’expression « je ne crois que ce que je vois » ?