FORMULES de PHYSIQUE
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MECANIQUE QUANTIQUE
-mécanique quantique
La mécanique quantique étudie la nature des particules quantiques et leurs mouvements (impulsion, flux, moment cinétique, ...)
Rappel de quelques formules intéressant la mécanique quantique :
Si la longueur d’onde est (λ) la quantité de mouvement (Q’), la constante de
Planck (action h), la constante de Planck réduite (moment cinétique h), la masse (m), le temps (t), l’énergie (E), les relations usuelles entre ces paramètres sont >>>
Q’ = h / λ // v = h / m.λ // E = h² / 2m.λ² // λ = (h² / 2m.E)1/2 // t = m.λ² / h // h = h / 2pi
QUANTUM
On constate souvent que la mesure d’un phénomène concernant les particules ne peut s’effectuer que par paliers, chaque espace entre 2 paliers étant une quantité UNITAIRE insécable de mesure.
Le terme exprimant cette quantité unitaire est quantum (au pluriel >>> quanta et qualificatif dérivé >>> quantique)
En langage pratique (c'est à dire abrégé), quantum désigne le plus souvent une quantité unitaire d'action
Mais il y a d’autres quanta (de flux, d’énergie....)
-quantum d'action
L’action d’une particule est proportionnelle à une quantité basique d’action insécable dite quantum dont la mesure (unitaire) est dénommée constante de Planck
Ce quantum d'action est le produit
(v.m.l) = (vitesse x masse x longueur)
Conséquence >> pour une particule donnée, dont la masse et la vitesse sont constantes, le quantum implique que la longueur présente une valeur "limite unitaire", dite de Compton
Par exemple pour l'électron, le calcul donne comme limite de longueur un diamètre
ld # 4.10-12m >> c'est là le diamètre théorique de l'électron, mais ce n'est toutefois pas son diamètre réel
-quantum d'énergie
Le quantum d’énergie est l'unité ultimement petite d'énergie et est dénommée électronvolt (eV) valant 1,602 176 462(63).10-19 Joule
QUANTUM d'énergie du photon
E = h.ν ou E = h .ω ou E = Q’.v
avec : E(J)= énergie quantum du photon
h(J-s)= action du photon (constante de Planck, soit 6,626 068 .10-34 J-s)
h(J)= moment cinétique intrinsèque du photon (ce moment prenant ici une valeur particulière quantifiée dite constante de Planck réduite ou Dirac h
h valant = 1,054 571 596(82).10-34 J-s/sr)
ν(Hz)= fréquence de l’onde portant le photon
ω(rad/s)= vitesse angulaire du photon
Q’(kg-m/s)= quantité de mouvement (impulsion) du photon
v(m/s)= vitesse du photon (qui est-dans le vide- la vitesse de la lumière
c = 2,99792458 .108 m/s)
CHAMP QUANTIQUE
C'est une zone de l'espace où se déplace, de façon isotrope et cohérente, une onde qui porte des particules en créant des interactions s'exprimant elles-mêmes sous une forme de quantités multiples d'un quantum basique (d'énergie, d'action ou autres...)
Le terme "champ quantique" est incomplet, c'est une abréviation. En effet, un champ est toujours le champ d'une grandeur, alors que l'adjectif "quantique" signifie "se rapportant à un quantum", et un quantum n'est pas une grandeur, mais une unité. Donc le terne réel est champ d'énergie quantique et ceci ne s'applique qu'aux particules.
Il y a déjà une notion de champ d'énergie dans la mécanique classique einsteinienne, mais ici on écrit les équations pour une énergie ondulatoire et ceci dans une expression harmonique. Les particules sont considérées en excitation harmonique, avec un nombre variable (éventuellement infini) de degrés de liberté
Le déplacement de l'onde portant une particule est représenté par une fonction d'onde (formalisme mathématique) et possède une situation nommée "état" -sous entendu énergétique- dont le cas particulier d'énergie zéro, se nomme "état fondamental" ou "vide quantique"
CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE (ou Q.C.D)
C'est l'étude des interactions fortes, entre quarks et hadrons (composés de quarks)
-voir chapitre Interaction
COMPLÉMENTARITÉ des OBJETS QUANTIQUES
Il s'agit ici du principe de Bohr, qui énonce qu'un objet quantique, bien que bivalent (à la fois corpuscule et onde) ne peut se présenter à nous que sous un seul de ces 2 aspects.
Donc une mesure faite sur l'une des caractéristiques de son aspect corpusculaire, ne pourra permettre aucune une autre mesure d'une observable dépendant de son aspect ondulatoire (par exemple une précision de mesure sur la position déniera une possible précision sur la quantité de mouvement) Ceci débouche sur le principe d'incertitude
ÉTAT QUANTIQUE
C'est l'état d'un système, déterminé par les caractéristiques de sa fonction d'onde
On prétend que les états possibles (E1 et E2) d'un système physique peuvent s'ajouter pour créer un nouvel état, qui est donc la somme de 2 composants de sa fonction d'onde.
Le paradoxe du chat de Schrödinger est la conséquence de la précédente remarque >> il exprime qu'un être (un chat, par exemple) peut être à la fois mort et vivant, tant qu'on n'a pas vérifié son état quantique >>>
on suppose une expérience où la vie d'un chat dépend d'un appareillage commandé par l'état quantique d'une particule élémentaire (la disposition de l'appareillage n'est vérifiable que par la mesure d'un paramètre attaché à la particule). Mais comme ce paramètre n'est mesurable qu'à travers une probabilité (d'après Bohr), il est équiprobable que le chat soit aussi bien mort que vivant
Sa vie et sa mort sont superposées (oui et non), comme les 2 facettes d'une pièce de monnaie (pile et face) qui sont présentes avant sa chute
Un observateur qui essaie de mesurer (de vérifier) l'état de la susdite particule est obligé de créer une arrivée de photons perturbateurs, en éclairant la particule cible qu'il veut mesurer.
Mais lesdits photons -parasites- écrasent (ou écroulent ou réduisent) la fonction d'onde de la particule, ce qui entraîne sa modification (ou disparition) et on ne saura jamais quel état la fonction d'onde occupait avant cette observation.
On ne connaît que l'état acquis après observation (même comparaison avec une pièce de monnaie qui ne présente plus que pile ou face, après la retombée, alors qu'elle présentait pile et face avant.)
Le paradoxe est donc que le chat et à la fois mort et vivant (un chat est plus évocateur que l'exemple de la pièce de monnaie, mais c'est cependant la même chose...)
Une théorie dite de décohérence , propose une piste pour expliquer le passage depuis 2 états coïncidents (oui et non) pour les ramener à un seul état (oui ou non)
ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE(OU Q.E.D)
c'est l'étude des interactions électromagnétiques entre particules élémentaires (voir chapître Interaction)
NOMBRES QUANTIQUES
Ce sont des valeurs numériques attribuées à certaines caractéristiques des particules- Voir ce chapitre
PARTICULES QUANTIQUES
Ce sont théoriquement celles dont les mesures dépendent de quanta, En pratique, ce sont les particules élémentaires de dimensions < 10-8 m
Les termes quanton ou corpusconde ou particlonde sont des synonymes de particule quantique et ces terminologies rappellent que -selon les phénomènes- elles peuvent présenter soit des caractéristiques corpusculaires (volume concentré et homogène), soit des caractéristiques ondulatoires (ensemble de vibrations dans un volume diffus)
PHYSIQUE QUANTIQUE
Terme utilisé pour étude des particules quantiques (incluant les lois de Pauli, de Dirac, de Schrödinger, de mécanique ondulatoire, etc)
QUANTIFICATION (AVEC ÉVENTUELLEMENT un ADJECTIF)
Expression signifiant qu'on applique le calcul des quanta (par exemple une quantification spatiale, c'est à dire angulaire, pour les moments cinétiques des atomes)
THÉORIE QUANTIQUE des CHAMPS (T.Q.C ou Q.F.T en anglais)
C'est une théorie qui exprime que les particules sont des zones excitées (de certains domaines de l'espace), qu'elles ont une énergie (LAGRANGIEN) liée à leur état vibratoire et qu'elles présentent certains degrés de liberté
Mais malgré une mise en présentation mathématique de haute volée pour lesdits paramètres, cette théorie ne débouche en rien sur une explication des grands problèmes butoirs du monde corpusculaire (comme la dualité corpuscule-onde, l'apparition-disparition des particules fugaces, l'intrication, la multi-interaction des particules etc....)
En outre, elle prétend impliquer des champs continus mais comme ils sont "quantiques" ils devraient être -par définition- discontinus ?