Un modèle...

par saint-marc Sam 8 Oct - 13:56

Bonjour,

dans notre discussion sur la matière noire et l'énergie noire, nous en sommes venu à parler de la structure des particules élémentaires. Nous avons évoqué le fait que seules les propriétés de ces dernières (charge, spin, génération) étaient utilisées par les physiciens sans forcément chercher à modéliser de manière géométrique et dynamique la structure centrale de ces dernières.

En fouillant sur le web, j'ai trouvé des éléments d'information sur un modèle de particule élémentaire, celui de l'électron. J'ai également glané des explications récentes sur l'appariement de deux électrons en supraconductivité (mais peut-être n'est-ce pas nouveau pour certains d'entre vous).

Voici donc ma pioche, réalisée sur futura (au moins partiellement):

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Le premier modèle d'électron, stable dans un champ E.M. :

Ce premier modèle d’électron est complètement stable sous les forces électromagnétiques(si seules à intervenir);

le modèle ne rayonne pas.

IL découle de ce modèle que l’onde particule peut être vue comme un vortex, un anneau ou plutôt une boucle électromagnétique, formant avec sa composante magnétique autour de sa partie électrique, un tore électromagnétique plus ou moins sphérique.

La particule élémentaire onde électromagnétique tournant en boucle, la partie électrique de l’onde tournant en boucle, est entourée de ses lignes magnétiques le tout formant une sphère électromagnétique aplatie.

David L. Bergman et J. Paul Wesley ont déjà proposé un modèle d’anneau électromagnétique de l’électron, en 1990.

Modèle de l'Anneau Chargé en Rotation de l'Électron, conduisant au Moment Magnétique Anormal

Résumé : On propose un anneau en rotation uniformément chargé comme modèle de l'électron. Quatre paramètres, soit le rayon de l'anneau R, la demi-épaisseur r, toute la charge e, et la vitesse tangentielle c sont choisis pour rapporter les quatre caractéristiques de l'électron: la masse m, la charge e, le spin h– /2, et le moment magnétique µ E.

Le modèle est complètement stable par les seules forces électromagnétiques. La valeur classique de deux du rapport gyromagnétique est expliquée. La taille de l'électron est égale à la longueur d'onde rationalisée de Compton, et la fréquence de rotation est égale à la fréquence de Compton. Le modèle amène à un ordre d'approximation plus grand du moment magnétique anormal, en accord avec l'observation.

La nécessité d'un meilleur modèle de l'électron est énoncé par Ivan Sellin, qui a écrit en 1982 que

« … une bonne théorie sur la structure de l'électron manque toujours…. Il n'y a toujours aucune explication généralement acceptée de la raison pourquoi les électrons n'éclatent pas sous les forces énormes de répulsion de Coulomb dans un objet de petite taille. Les estimations de la quantité d'énergie exigée pour "assembler" un électron sont en effet très grandes. La structure de l'électron est un mystère non résolu, mais tel en est également de la structure de la plupart des autres objets élémentaires de la nature, tels les protons [et] neutrons …. »

Les premiers modèles de l'électron n'étaient pas réalistes, principalement parce qu'ils ne tenaient pas compte de la rotation et du moment magnétique de l'électron. Tous les modèles proposés jusqu'ici ont dû assumer les forces non-électromagnétiques ad hoc pour que le modèle soit cohérent. Le modèle proposé ici est le premier modèle jamais proposé qui est complètement stable sous les forces électromagnétiques, si elles sont les seules à intervenir; le modèle ne rayonne pas.

Le couplage des électrons dans un métal très froid

Le couplage des électrons dans un métal très froid ne se fait pas par superposition spatiale.
Il s'agit d'un appariement à grande distance, pouvant aller jusqu'à plusieurs milliers d'ångströms, alors que la distance moyenne entre atomes n'excède pas 4 ångströms.
La seconde particularité, c'est que l'énergie de l'appariement est non quantique justement : Elle est inférieure à celle du passage d'une orbitale à une autre par un électron.

Par analogie avec les fluides, on peut dire que ces appariements font perdre toute viscosité électrique. L'explication abstraite "classique" est celle-ci : L'énergie additionnelle d'appariement rend les électrons complètement libres (désolidarisé des atomes) car leur niveau d'énergie n'est pas égal à celui d'une orbitale atomique.
Mais... un petit surplus d'énergie thermique peut faire passer au niveau d'énergie d'une orbitale, donc au régime visqueux ces électrons : ils peuvent alors être capturés par les atomes, puis libérés par un nouveau petit surplus d'énergie thermique and so on, ce qui freine leur progression.
C'est pourquoi ce phénomène n'intervient qu'à très basse température.

On résume alors cela en évoquant un changement de phase de la matière qui passe de fluide à superfluide (électriquement parlant).

L'explication abstraite moins classique est que, à basse température, le réseau d'atome du solide, dont certains sont des ions (puisque des électrons se baladent), se distord. L'effet de cette distorsion n'est pas "annulé"ou "bruité" par de trop grandes oscillations (de distorsion) d'origine thermique.
Ainsi peut émerger une courbure d'espace qui modifie la permittivité diélectrique du solide et la rend de-ci de-là égale à celle du vide absolu, et en d'autres endroits supérieure à la moyenne de celle du solide. A voir ...

Les physiciens s'accordent cependant tous à dire qu'il s'agit d'une histoire de spin avec :
- Spin entier => superfluide
- Spin demi-entier => fluide

Essayons donc de nous représenter la chose :

Un spin est une vibration qui se propage en hélice.
On le décrit à peu près bien pour les photons de spin 1 : Simple hélice qui file tout droit.
On ne sait pas le décrire pour la matière ordinaire comme l'électron de spin 1/2 : Une hélice qui boucle en deux tours, donc en opposition de phase à chaque tour => Elle apparait alors comme une double hélice en boucle, en quelque sorte.

L'appariement de 2 électrons, qui aboutit à un bouclage en un tour (spin 1) peut se comprendre intuitivement, en terme de spin, comme l'appariement des deux boucles d'hélices de spin 1/2 qui s'ouvrent, et s'unissent entre elles en une seule super boucle : On obtient ainsi la somme de 2 oppositions de phase qui vaut 0 en un tour, donc un spin 1.

Mais, ceci n'explique pas la dimension gigantesque de la super-boucle.
Alors, peut-être faut-il faire appel, avec la distorsion d'espace évoquée, à des effets relativistes, notamment une dilatation du temps dans ces super boucles.
Allons plus loin : Et si la célérité de la lumière était localement plus grande avec ses distorsions ?

Ce serait alors super cool (ou super-super-fluide !)

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Et pourquoi pas, en effet, envisager que la célérité de la lumière ne soit pas si constante que cela ?