30/07/2015

Le POUVOIR DE l 'IMAGINAIRE ( 418) :FERMIONS INCROYABLES!

C’est avec un immense plaisir que je me sens de nouveau capable de me remettre au clavier pour vous proposer la reprise de mes dialogues avec ma petite fille  sur ces découvertes assez extravagantes de Princeton …Musculairement je ne suis  pas encore très solide vu l’ampleur de l’opération de la carotide que je viens de subir avec succès….Mais je sais que mes neurones sont toujours en place et il faut donc essayer de continuer d’ en profiter un maximum …….Un avertissement toutefois :  la Mécanique quantique  , si elle ménage des surprises de taille , exige un peu d’attention du lecteur……

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-«  Je  retrouve mon PAPY  chéri  et    qui va tacher de m’expliquer  pourquoi   la découverte du fermion de WEYL   , l’excite à ce point ….

-« Il n’est pas possible ma CLARA  chérie  que M c GILL  t’aies octroyé un diplôme de Chemical engineering sans  t’avoir un peu « éduquée »  sur les propriétés de l’électron   .Mais tous mes lecteurs n’ont pas ton niveau ,permets moi donc quelques rappels ….Lorsqu’ il est «   mis en cage »  dans un atome la situation d’un électron particulier est décrite par  une collection de relations mathématiques basées sur la résolution de l'équation de Schrödinger en coordonnées sphériques et  surtout sur les valeurs que peuvent prendre 4 nombres quantiques  ,  le nombre quantique principal, n ,  le nombre quantique secondaire (ou azimutal ou orbital), l, le nombre quantique tertiaire ou magnétique, m, le nombre quantique de spin, s qui définit l'orientation de l'électron dans un champ magnétique……

-«  Et lorsqu’ il est lâché hors de sa cage  et se balade seul  librement dans l’Espace ?

-« Attends un peu  CLARA ,avant d’ en arriver là ! Il peut advenir  qu’un électron  plus faiblement lié  ait une possibilité supplémentaire de liberté  dans certains solides ….. Dans les conducteurs (métaux), la bande de conduction et la bande de valence se chevauchent. Les électrons peuvent donc passer directement de la bande de valence à la bande de conduction et circuler dans tout le solide.Dans un semi-conducteur, comme dans un isolant, ces deux bandes sont séparées par une bande interdite. L'unique différence entre un semi-conducteur et un isolant est alors la largeur de cette bande interdite, (VOIR MA PHOTO) …Mais si on apporte un peu d’énergie , 1,12 eV pour le silicium, ( en chauffant  par exemple)  les électrons sont alors capables de passer de la bande de valence à la bande de conduction,

-«   Tout ça ne nous dit pas  Papy  ce qui  décrit notre électron , lâché tout seul  comme un Mustang  sauvage , dans l’Espace !!!

-« Tu as raison Clara et c’est pourquoi  une des toutes premières tentatives  pour décrire mathématiquement   le comportement d’électrons  isolés chargés  , massiques  mais dans   le cadre  de la  relativité restreinte  fut la création par PAUL DIRAC    d'  une équation de "conciliation" …..Mais l’histoire a rajouté d’autres strates  de théories plus explicatives et plus complètes ….. Donc arrêtons-nous là pour le moment  et revenons  au concept du fermion de WEYL !Tu me demandes pourquoi je m’interroge ?????? Historiquement c’est de l’équation de DIRAC    décrivant un électron  avec sa charge et sa masse et son hélicité droite ou gauche   qu’  on a tiré la preuve de l’existence d’un électron avec une charge positive  ,le positron ……Mais l’exploitation de son équation ne s’est pas arrêtée là :un mathématicien (HERMANN WEYL) en a déduit que dans les cas d’absence de masse  on se trouvait en face  d’ une   configuration étrange  , à savoir  une  particule de spin ½  qui pouvait se  représenter par deux spineurs  de vitesse  c ;  ce sont ceux-là que l’on surnomme les fermions de WEYL …

-«  Holà , PAPY  , du calme ! D’abord , qu’est-ce que c’est que des spineurs ?

-« C’est au départ  CLARA ,un concept de mathématiques pures inventé par ELIE CARTAN  en , 1913 ; en physique quantique une de ses  propriétés modélise celle du spin ; en maths un spineur est un élément d'un espace vectoriel complexe…… les spineurs fournissent une représentation linéaire du groupe des rotations d'un espace à un nombre quelconque de dimensions…….

-« Mais qu’est ce que c’est alors Papy , que ce monde FOLDINGUE  où la mécanique quantique invente des particules qui ont un spin et pas de masse ?

-« Arrête CLARA   d’imaginer un monde quantique  aussi figé  que dans le marbre !Et d’autre part je ne t’ai jamais dit qu’ on allait trouver ces fermions  de  WEYL  «  cavalant » tous seuls  , à bride abattue dans l’Espace !!!! L’étude des propriétés  de la physique   dans différents matériaux conduit à la production de différents types de quasi-particules: des électrons sans masse comme en graphène 2D, des électrons séparés de leur charge( !), des électrons séparés de leur spin  ( !)et maintenant,   et pourquoi avec  surprise des électrons sans masse  de Weyl  mais  à l interieur  du volume de certains  types de matériaux.  ….

- A SUIVRE

11:58 Écrit par olivier-4 | Lien permanent