Temps de réponse du champ

Bonjour à tous,
J’ai beau rechercher sur le net, trop de contradictions me perturbent sur la question suivante : Quel est, s’il existe, le « temps de réaction » pour qu’une force s’applique entre deux objets. Dépend-il de la force (Coulomb, gravitation) ? Quelle est sa vitesse ? J’ai un niveau de classe préparatoire, et je me suis toujours demandé pourquoi (en théorie) on ne parlait jamais de ce temps « de latence » lors de l’application des forces et des gros théorèmes ?
Merci beaucoup.

Réponses

  • Bonjour.

    En mécanique classique, le "temps de réaction", comme tu dis, est nul. Les forces s'exercent instantanément. Mais le champ électro-magnétique se "propage" à une vitesse maximale connue, assimilée à celle de la lumière.
    En relativité restreinte, comme c'est une théorie de champ, c'est la même chose qu'avec l'électromagnétisme, vu que cette théorie a été construite pour redonner la cohérence entre mécanique et électro-magnétisme. mais la notion de "vitesse" y perd de sa consistance, et ta question de sa signification.

    Je laisse d'autres répondre pour les théories quantiques.

    Cordialement.
  • Merci pour la réponse. Je me questionnais notamment au sujet de la force de [large]C[/large]oulomb : on parle de courbure de l'espace temps pour la gravitation. Mais que se passe-t-il pour les charges. C'est le champ E qui se propage de la charge 1 à la charge 2 à la vitesse de la lumière ?

    [Charles-Augustin Coulomb (1736-1806) prend toujours une majuscule. AD]
  • Bonjour,

    Pour la force électromagnétique et la gravitation, la vitesse de propagation est la vitesse de la lumière dans le vide.

    La notion de champs est précise. Un champs est une grandeur définie, à tout instant et en tout point.

    Une charge électrique crée, à tout instant, un champs dans tout l’univers puisque il décroît comme $1/r.$

    Si on imagine qu’une charge apparaît à l’instant $t$, alors son champs se propage aux instants $t>0$ à la vitesse de la lumière dans le vide.

    Tu verras en prépa ou L1 les potentiels retardés où l’on tient compte de cette vitesse finie de propagation.

    En mécanique quantique, tu verras que des particules et quasi-particules se propagent à la vitesse de la lumière si leur masse est nulle (photon par exemple) : elles sont le champs.

    Pour donner une image :
    Comment en électron sait-il qu’un autre électron s’approche et qu’il doit dévier sa trajectoire pour vérifier les équations ?

    Il ne le sait pas. Il n’a pas étudié en magistère Science de l’Univers.

    Mais : le premier électron lance constamment des quasi-particules autour de lui. Le second électron, qui ne s’approche jamais prés du premier, reçoit en pleine gueule toutes ces quasi-particules et sa trajectoire est déviée (selon les équations).
    Et pour être plus précis : le second électron lance constamment des quasi-particules autour de lui. Et c’est quand ces quasi-particules sont percutées par les quasi-particules du premier, elles interagissent entre elles, et cette interaction change l’émission des quasi-particules des deux électrons qui dévie les trajectoires.

    Comme le champs est en $1/r$, près du centre, le champs et donc l’énergie disponible est aussi grande que l’on veut. En particulier, elle atteint l’énergie à laquelle est paire particule-anti-particule est créée. Et ces paires s’annihilent très vite parfois en émettant une particule photon (masse nulle donc vitesse de la lumière). C’est ce processus qui crée autour de chaque électron un nuage de particules/antiparticules et un flux de photon (et autres bestioles).

    Ce sont les lois de conservation (de la charge, du moment, de l’énergie) qui imposent que les émissions et les interactions de quasi-particules obéissent à certaines régularités, équations.

    Toute vulgarisation peut être critiquée mais c’est ma version pour enfants de 10 ans.
  • Merci beaucoup ! C'est exactement ce que je cherchais ! La gravitation suit donc le même phénomène, et la courbure de l'espace n'est donc pas instantanée?
  • YvesM le vide existe-t-il ? N'y a-t-il pas forcément des photons à touche touche ?

    Cordialement
  • Bonjour,

    La courbure de l'espace n'est donc pas instantanée ?

    Non, elle se propage à la vitesse de la lumière dans le vide. Une masse déforme l'espace-temps et cette déformation se propage à cette vitesse. Si la masse du Soleil s'évapore en un instant, la Terre continuera sur son orbite pendant 8,33 minutes avant que la déformation de l'espace-temps ne l'atteigne.

    Le vide existe-t-il ? N'y a-t-il pas forcément des photons à touche touche ?

    Le vide existe. C'est même la composante principale de l'Univers.

    Premiere réponse (la bonne) : Non, les photons ne sont pas à touche touche.

    Pour donner un sens à la distance entre photons, on considère leur longueur d'onde. Puis la densité d'énergie par unité de volume, et par des calculs simples mais niveau M1 : loi de Wien et distribution de Planck, on trouve que, dans un corps noir, la distance entre les photons est $\ell \sim {1 \over T}$ avec $T$ la température du corps noir thermalisé.

    La température n'est jamais infinie : la distance entre deux photons n'est jamais nulle. Même lors d'un choc entre particules, leur distance n'est jamais nulle. En physique quantique, une particule est une onde avec un centre et une extension. Lors de l'interaction, ce sont les extensions qui interagissent de sorte que les centres restent toujours séparés (c'est une image de vulgarisation).

    Deuxième réponse (la mauvaise) : Oui, toutes les particules sont toujours à touche touche.

    Une particule est une distribution de probabilité répandue dans tout l'Univers. Donc toute particule touche toutes les autres.
  • Merci. J'ai entendu parler d'expériences ayant toutes échouées à créer du vide, des photons comblant la pompe à vide à tous les coups. Sans parler des neutrinos bien sûr.
    Cordialement
  • Majax,

    peux-tu donner une référence ? En 50 ans de lecture assidue de revues scientifiques sérieuses, je n'ai jamais vu ça.

    Cordialement.

    NB : Bien sûr, une référence sérieuse, pas "science et mystères".
  • Bonjour,

    @majax :

    C’est que la notion de vide est difficile.

    Prenons : absence de matière.

    Et matière : molécules ou atomes. On sait faire le vide au labo (et on est meilleur que le vide intersidéral).

    Mais si matière signifie toute particule ou quasi particule, alors là ce n’est pas pareil. Le vide est formé d’un nuage de particules et d’antiparticules qui se créent et s’annihilent constamment. Dans ce sens, le vide n’est pas vide de matière (et donc strictement n’existe pas).

    Des physiciens, dont je suis, pensent que l’espace-temps existe physiquement en tant que tel et non pas simplement comme contenant des processus physiques. Le vide n’existe pas : il est rempli d’espace et de temps. Mais c’est une autre histoire.
  • Gerard0 l'échec vient du fait qu'il est impossible de créer un espace où règne une température de zéro degrés Kelvin durant un temps non négligeable, et le contenant émet alors nécessairement de l'infrarouge qui va combler le manque. L'univers lui-même est à 2,7 degrés Kelvin. Cette expérience est décrite par exemple dans "jusqu'où peut-on penser trop loin ? " de Jean-Pierre Petit, sans plus de détails ici. Si par hasard je tombe sur une autre référence, je la posterais ici même.

    YvesM merci pour ton point de vue.
  • Heu .. tu ne réponds pas à ma question. Tu disais " J'ai entendu parler d'expériences ayant toutes échouées à créer du vide," et ta référence parle de théorie.
    Je réagissais surtout parce que la notion de "vide" est une notion floue : Quand je mets ma main dans ma poche pour constater qu'elle est vide, elle contient pourtant ma main !! Tu sembles vouloir parler de créer un "vide absolu" qui est une notion pour philosophe, pas une notion d'expérimentateur.

    Cordialement.
  • Je pensais l'avoir finalement précisé mais ce n'est resté qu'une intention. Il ne s'agit que d'une expérience de pensée.

    Pour ta poche, cela pose le problème de la frontière entre le contenant et le contenu. Y a-t-il un contenant dans cet univers ou bien que du contenu ?
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