nombres QUANTIQUES

-nombres quantiques

Chaque particule est dotée de plusieurs qualités (propriétés) et pour les cerner plus précisément, on en définit certaines valeurs discrètes, dites nombres quantiques (sans dimension) qui expriment -chacun- une valeur chiffrée de l’une desdites propriétés 

Comme il s'agit de particules, certaines propriétés sont quantifiées, c’est à dire qu’elles s'expriment exclusivement par un nombre entier de quanta 

Sauf pour le moment cinétique (spin), qui a besoin de voir sa particule faire 2 tours sur elle-même pour récupèrer l'identité de sa fonction d'onde et celà fait apparaître un facteur

2p/ 4p = 1/2

Les nombres quantiques sont symbolisés par des lettres italiques majuscules (mais bien sûr, quelques indépendants les notent en minuscules !) 

Les plus usuels sont ci-dessous:

Le nombre QUANTIQUE PRINCIPAL N

exprime le numéro de la couche électronique d'un atome (nombre entier > 0)

On peut dire aussi que c'est proportionnel à l’énergie d’un atome (cette énergie étant une notion utilisée dans le spectre)

Le nombre quantique radial Nr (cas particulier de ci-dessus) concerne (sous forme de valeur entière positive) le nombre de valeurs nulles dans la fonction d’onde radiale de la particule

Le nombre QUANTIQUE SECONDAIRE (ou azimutal ou orbital) L

nombre entier > 0 et  < N (le nb. q. principal) repère la place de l'orbitale atomique

Le moment orbital a de nombreuses valeurs car, pour une particule complexe, il y a de nombreuses couches d'électrons qui ont leur propre incidence sur leurs voisines et donc le moment secondaire est affublé de composantes –dites aiguë, principale, diffuse, fondamentale,etc...) 

Le nombre QUANTIQUE TERTIAIRE (ou magnétique) M(ou Ml)

exprime, sous forme de nombre entier compris entre (-L) et (+L) la projection du moment cinétique J sur l’axe du champ magnétique B

Le nombre QUANTIQUE de SPIN  S

donne la valeur du moment cinétique intrinsèque mais S est un nombre de fois (1/2)

(> 0 ou < 0 ou = 0) 

Le nombre QUANTIQUE TOTAL J  

concerne le moment cinétique global

Pour un atome, quand est question du "nombre quantique cinétique", c’est évidemment de J dont il s’agit, et ça correspond à la résultante des moments cinétiques constitutifs.

J sert à définir les rayons lN de positions des électrons quand on connaît le rayon minimal l0   car on a  (lN = l0.J ²)

Le nombre QUANTIQUE d'ISOSPIN I

est attribuable  à des particules qui ont le même nombre quantique  (S)  mais qui ont un spin différemment orienté dans l'espace

Les nombres QUANTIQUES BARYONIQUES et LEPTONIQUES

représentent (sous forme de nombre entier compris entre -1 et +1) une charge scalaire de la particule;  B pour les baryoniques, Lé pour le leptonique électronique, Lm pour le leptonique muonique, Lt pour le leptonique tauonique

Un nombre baryonique n’est pas réservé aux baryons secs: c’est une notion valable pour toute particule massique 

 

Le nombre D’ÉTRANGETÉ

est un nombre quantique affectant les quarks "étranges" (strange) , qui naissent sous un type de force et qui se désagrègent (decay) sous un autre type

LE nombre DE VIBRATION V

définit nombre de niveaux énergétiques des vibrations des structures atomiques ou moléculaires, qui s'effectuent seulement à certaines échelles de quelques centiélectrons-volts (d’ailleurs souvent équidistants)

 

PRINCIPE D’EXCLUSION DE PAULI applicable aux fermions (particules ayant un nombre de spin demi-entier)

Si 2 fermions indiscernables ont 2 nombres quantiques identiques, ils ne peuvent occuper simultanément le même état (quantique)

Donc dans un même atome, deux électrons ne peuvent avoir les mêmes 4 nombres quantiques (N, L, S, J) Il en découle que, pour une valeur donnée de N , le nombre maxi d’électrons est 2N²

 

PRINCIPE DE CORRESPONDANCE

Quand un nombre quantique d’un élément augmente vers l’infini, les lois quantiques font place aux lois classiques

 

 HYPERCHARGE

Une charge hadronique (une masse) peut, au moment de sa création, être surchargée par 1, 2 ou 3 autres types de charges qui sont à son affût : une charge électrique, une charge de couleur,une charge de saveur, une hypercharge.

Dans la théorie des groupes de jauge, on estime que les hypercharges respectent une loi de répartition sur la masse qu'ils colonisent, selon la RELATION de GELL-MANN & NISHIJIKA  entre les NOMBRES QUANTIQUES

C'est la relation Y = 2(Q - T3)

où Y est le nombre quantique d'hypercharge, Q est le nombre quantique de charge électrique et T3 est le nombre quantique de la composante verticale d'isospin

Par exemple : pour le fermion quark u (à hélicité gauche) Y = 1/3 car Q = 2/3 et T3 = 1/2

Pour l'électron (à hélicité gauche) Y = -1 car Q = -1 et T3 = 1/2

Pour le neutrino (à hélicité gauche) Y = -1 car Q = 0 et T3 = 1/2

Pour le neutron Y = 1 car Q = 0 et T3 = -1/2

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