Des questions sur le photon

[JacquesL]

voila pendant les vacances j'ai regardé plusieurs documentaires sur la physique du 20 ème siècle, et j'ai quelques points sur lesquels j'aurais besoins d'avoir plus d'éclaircissement

1/ j'ai entendu dire qu'il se pourrait que la masse du photon ne soit pas exactement égale à zéro et il est probable (quoi que c'est une très faible probabilité) que le photon ait une masse, et cela impliquerai que la vitesse de la lumière ne serait plus la vitesse limite... j'ai pas bien compris ce point

2/ est ce que le photon a des dimensions? je sais qu'en mécanique quantique la notion de particule est imaginaire la particule peut exister en plusieurs endroits mais est ce qu'on peut assimiler un photo à un électron par exemple ?

3/dans un flux de lumière est ce qu'on peut mesurer le débit des photons , peut-on créer une unité de mesure de l'intensité de la lumière par le nombre de photos émis /sec ?

4/si on imagine un monde émergé dans l'eau, la vitesse de la lumière ne serait plus = C est ce qu'on peut dans ce monde remonter le temps?

5/ Le photon a t il une durée de vie où est t il éternel?

Le photon a une dimension (c'est pour ça qu'on parle de photons et de physique quantique). Cependant, connaître la dimension d'un photon n'est pas vraiment possible...
Photon et électrons font montre de comportements proches. C'est d'ailleurs de là que vient le concept de dualité onde/corpuscule
...
Le photon est l'expression d'une certaine quantité d'énergie.

Dans l'eau, les photons vont toujours à c ; c'est le faisceau de photons qui est ralenti (à cause du temps d'absorption-réémission des photons).

Bin les gars, si ce que dites était vrai, là le coup de "Le photon c'est très petit puisque c'est un grain, le photon c'est très petit, le photon c'est très petit...", les astronomes ne pourrait pas faire marcher leurs interféromètres à large base.
Il y a un des deux groupes qui a forcément tout faux.

Appliquons la formule de la largeur au ventre du fuseau de Fermat, entre nous et la grande Galaxie d'Andromède, celle qui est la plus proche, dans l'amas local de galaxies, à environ 2,6 millions d'années lumière, pour une radiation de 0,5 µm de longueur d'onde :
[TEX]z^2 = \frac{3.a.\lambda}{16}[/TEX]  
où [TEX]\lambda[/TEX] est la longueur d'onde.  On en prend la racine carrée :
[TEX]z = \frac{\sqrt{3.a.\lambda}} 4[/TEX]

Où z est la flèche au milieu du fuseau, a est la demi-corde, ou demi-distance entre émetteur et récepteur considérés comme ponctuels, e est le quotient de la longueur d'onde par a.


Figure :

Il vient que z = 48 000 km.

Autrement dit un surdiamètre, s'ajoutant à la somme des rayons de la source et de l'absorbeur, de 96 000 km.

Quelle hypothèse à été faite ?
Une seule, celle qui découle de l'observation de Fermat au 17e siècle : tous les trajets simultanément utilisés ne déphasent pas de plus d'un quart de période.

Or ces photons sont des bosons, durant ce long trajet en large covoiturage, ils ont eu tout le temps et l'espace pour se grégariser, pour se mettre en fréquence et en phase. C'est ce qui permet à deux antennes ou des télescopes distant(e)s de quelques kilomètre en optique, de quelques dizaines ou centaines de kilomètres en micro-ondes, de capter des photons distincts, et pourtant en phase, répondant aux exigences de l'interférométrie.

Bien entendu, à longueur d'onde cent fois plus grande, diamètre du fuseau de Fermat dix fois plus grand.

Vous y croyez toujours, que "Le photon c'est très petit puisque c'est un grain, le photon c'est très petit, le photon c'est très petit..." ?

[JacquesL]

Tu me la refait en un peu plus clair ?

Si on considère que la taille du photon est son amplitude, alors c'est petit. Pour s'en persuader, j'ouvre mes volets, miracle, je n'ai pas besoin d'une fenêtre de 4000 km de long pour avoir l'espoir de regarder ce qu'il se passe dehors.

Si on considère que la taille des photons est égale à celle du train d'onde (ce qui est non con quand on lie quantique et électromagnétique), alors ça reste très petit aussi.

Je ne me suis pas penché sur l'expérience dont tu parles, mais en tout cas, ta description de m'a aidée en rien à sa compréhension.

As-tu remarqué quelques caractéristiques remarquables de ton expérience, Giroux ?
Tes émetteurs ne sont PAS situé à 1,3 millions d'années-lumière, mais à huit minutes-lumière, dans l'atmosphère solaire.
Tes absorbeurs ne sont PAS situé à 1,3 millions d'années-lumière, mais à des distances comprises entre quelques centimètres et quelques mètres. Au maximum quelques kilomètres, si d'aventure un rayon de Soleil est renvoyé vers l'extérieur par un miroir judicieusement orienté.
Par ailleurs ton dispositif n'est PAS interférentiel, et ne te permet d'observer aucune corrélation en fréquence ni en phase des photons.

Ça ne serait pas un coq-à-l'âne, des fois ?

Merci aussi, d'avance, de nous faire la vérification dimensionnelle de ton affirmation "la taille du photon est son amplitude". J'ai comme un doute, là...

Concernant la longueur du train d'onde, et pour un émetteur non cohérent, dans le domaine du visible, on comptait un maximum de l'ordre du mètre, grand maxi trois mètres, comme longueur de cohérence pour des expériences d'interférences, au temps où les lasers n'existaient pas. La longueur de cohérence pouvant être d'autant meilleure que la température de source est plus basse, et les raies émettrices plus fines. A 6000 K la couronne solaire, et avec une distance aussi réduite que 8 minutes-lumière entre émetteurs et absorbeurs, il n'y a pas grand-chose à espérer, en matière de longueur de cohérence.

A température plus basse, les raies sombres de Fraunhofer sont plus finement définies... Wi, mais justement ce ne sont pas des émissions, mais des absorptions...

Bien sûr, on pourrait se reporter à la page adéquate, mais les tenants de la coutume sont violemment contre.
Et en matière scientifique, une coutume ne peut ni se tromper, ni nous tromper...

Re : La réponse à ta question est tombée dans un trou.
J'y regarde à tête reposée et quand j'aurai le temps et la possibilité de me plonger dans ce que tu as écrit et certainement plus encore (ce qui devrait arriver dans +/- 2 semaines )

J'ai répondu vite et mal... mais ça m'intéresse et ce qui me semblait débile sur le moment ne l'est peut être pas du tout en fin de compte. Je garde le lien de côté, j'active un reminder et on s'en reparle dès que possible.

Giroux

[Giroux]

Je n'ai que les bases en physique quantique. Mon domaine, c'est plus la chimie pour laquelle les sujets abordée en quantique sont tout autres.

Toutefois, venir ici et poser "fuseau de fermat" == "dimension d'un photon" semble osé d'autant (c'est peut-être à cause de lacunes de ma part... scifinder me le dira bientôt) que vous êtes la seule personne que google connaisse à parler de ces fuseaux... Google n'est pas très bon pour trouver du contenu scientifique, néanmoins cela peut devenir un bon indicateur de la "popularité" d'une théorie. Et je me méfie comme de la peste du phénomène "source unique de l'information" surtout quand je ne maîtrise pas le sujet.

Avez-vous des références académiques sur le fuseau de Fermat. Je serais heureux de pouvoir les consulter. (enfin, dès lundi je verrai bien)

Ensuite, la cohérence d'un faisceau n'est pas ce qui défini un photon en tant que tel. Donc je ne vois pas vraiment en quoi en votre remarque était adaptée à la question.

Pour prendre une autre image afin d'illustrer l'affirmation précédente : je peux voir des étoiles lointaines et d'autres encore plus ! Ma pupille fait quoi ? 1-2mm de diamètre ? Et pourtant, je les voie ces étoiles...

Par contre, ce que je ne vois pas, c'est comment un "objet" plus gros que mes cônes, bâtonnets et pupille peut passer dans mon œil et être interprété d'une quelconque façon par mon cerveau. Pourtant nous ne sommes plus à 8 minutes-lumière de distance...

En chimie quantique, on considère les photons comme des points. Or cela impliquerait une densité d'énergie infinie. En réalité, il me semble stupide de réellement parler de dimension d'un photon. Conceptuellement, je vois mal comment attribuer une dimension géométrique à ce que l'on représente par une densité de probabilité de présence.

Cependant, à partir du moment où un faisceau peut passer par un orifice, le diamètre de ce dernier constitue un majorant de la "taille" d'un photon. Donc si je le vois, c'est que c'est rentré dans mon œil donc que c'est de taille inférieure à mon œil. En ce sens, la longueur d'onde est un bon indicateur, sinon de taille, au moins qu'en deça de cette valeur, d'autres phénomènes qu'un simple déplacement rectiligne deviennent prépondérants.

Concernant la longueur des trains d'onde, si on se base sur la cohérence, c'est sûr que ce n'est plus représentatif d'une quelconque longueur, sauf de celle du faisceau.
Si, en revanche, on défini un train d'onde au niveau de sa génération électronique : le passage de l'électron d'une OM à une autre plus basse en énergie, on obtient des trains d'onde beaucoup plus petits :
la désexcitation s'opère sur des temps de l'ordre de la dizaine de pico seconde. Au moment de l'émission, l'onde peut prendre sa vitesse maximale : c.
Cela nous fait un train d'onde de longueur de l'ordre du mm.

La cohérence ne fait pas tout. Surtout quand on parle de la taille de photons et pas celle d'un faisceau de photons.

L'amplitude dont je parlais tout à l'heure était bien une amplitude spatiale : la longueur du train d'onde n'est pas la distance caractéristique intéressante puisque le train d'onde est colinéaire au déplacement de l'onde. Ce qu'il faudrait, c'est définir un diamètre de photon qui correspondrait à son amplitude spatiale. Or je n'ai connaissance d'aucune étude sur l'amplitude spatiale du photon. Ce qui ne m'étonne aucunement au vu de ma petite réflexion sur l'aberration d'attribuer une dimension à une densité de probabilité de présence...

D'où l'idée de se rabattre sur la longueur d'onde.
C'est arbitraire, mais plus représentatif qu'une définition basée sur la cohérence d'un faisceau.

Une autre idée aurait pu être de considérer que l'énergie d'un photon est la "dimension" intéressante. Une autre aurait été de considérer que dans la mesure où un photon est capable d'être absorbé par des molécules et atomes, alors sa dimension caractéristique devrait être plus petite puisqu'il est entièrement absorbé par la particule...


Bref, quelque soit la façon dont j'essaie de voir les choses, j'ai un objet qui n'est ni une onde, ni un particule ; qui, de fait, n'a pas de dimension... ou plutôt en a une dépendant totalement de la définition qu'on en a ; l'observation me fait dire que souvent, c'est très petit.

Les considérations comme "un photon" == "paquet d'ondes cohérentes" me semblent fausses, déjà du fait qu'un photon devient sécable par un autre phénomène qu'une absorption-réémission, ensuite parce qu'on pourrait obtenir des photons avec d'énormes diamètre que l'on serait toujours capable de voir et mesurer sans avoir à capturer l'intégralité du photon. Enfin, parce que la cohérence est fragile et relative.

[JacquesL]

Le fuseau de Fermat n'est pas une notion que je connais. Cela ressemble un peu à l'ellipsoïde de Fresnel. Serait-ce apparenté ?

Il faut bien qu'un jour un homme se lève plus tôt que les autres, et fasse le travail que les autres n'ont pas fait.

Ce calcul est apparu la première fois il y a douze ans, dans un mémoire de Maîtrise à Lyon 1, et est passé totalement inaperçu. Les profs de l'In2p3 furent incapables de dire à l'étudiant qu'il était antériorisé de douze ans sur tous les autres points que ce calcul, par John G. Cramer, dont ils ignoraient tout. Le projet d'article qui a circulé en 1999 parmi quelques Maîtres de Conf. n'a été accessible au public qu'en août 2003, par le Web.

Il était inéluctable que la TIQM soit redécouverte indépendamment plusieurs fois. Ce qui reste abasourdissant, est qu'elle n'ait pas été formulée dès la fin des années vingt, début années trente. On disposait déjà des faits expérimentaux indispensables. C'étaient les éléments intellectuels, méthodologiques, qui prenaient un retard mathusalémique. Comptez bien sûr avec les manoeuvres et intimidations par la clique dominante pour rester dominante et monopoliste...

En sciences humaines aussi, on constate parfois des retards énormes (j'ai un cas de retard de cent trente ans) avant qu'un pionnier plus courageux que les autres, brave un interdit et explore avec succès un domaine d'ignorance collective volontaire.

Les "savants", et prétendus tels, sont des animaux territoriaux comme les autres... S'imaginer qu'on va faire de l'histoire des sciences sans étudier les réseaux d'influence et de pouvoir, et leurs manigances, voilà une rêverie bien infantile, indigne d'un historien.

Prendre un rayon de courbure constant pour chacun des "trajets" partiels, soit un arc de cercle, est bien évidemment une approximation grossière et provisoire. Bien évidemment que la courbure est moins forte dans la partie principale, et beaucoup plus forte près des apex. Le diamètre du fuseau de propagation est donc surestimé dans la partie centrale, si l'ordre de grandeur est respecté.