Effet de production de paires/Neutron <--> Proton

Bonjour, je lisais le livre "Principes de radioprotection - réglementation" et 2 points m'ont interpelé.

Tout d'abord, lors du phénomène de production de paires, comment se créent le positon et le négaton exactement s'il-vous-plaît ? Comment l'énergie du photon est-elle convertie en masse ? E = Mc² d'accord mais je n'arrive pas à voir comment naissent ces 2 produits.

Puis, lors d'une désintégration Bêta, comment un neutron se transforme-t-il en neutron (et inversement) ? Les protons ont 2 quarks up et un quark down alors que les neutrons ont 2 down et 1 up, mais les quarks n'ont pas la même charge ! Au final la charge est conservée car il y a création d'un négaton (ou positon) mais je ne comprends pas comment ce nucléon peut se transformer comme ça sachant qu'on ne peut pas séparer les quarks si j'ai bien compris.
Les gluons ont-ils un rôle à jouer là dedans ?

Je n'ai trouvé aucun site qui expliquait ces phénomènes en détail; tous se contentaient de dire que "le photon disparaît et un négaton et positon sont créés" ou "le neutron se transforme en proton"...

Merci d'avance,
Benoît.

Hello !
Les questions sont bonnes. Les réponses couvrent la physique nucléaire, la physique des particules et de la physique quantique....Ca fait beaucoup !
Commencez par le site laradioactivite.com et il existe aussi pas mal de videos sur Youtube.
Cordialement

Bonjour

Questions très intéressantes, j'ai regardé directement dans mon précis de physique nucléaire de D. Blanc et… je tombe sur 6 pauvres lignes qui doivent être celles que vous avez lu.
Je vais creuser de mon côté, mais peut être des experts en physique nucléaire tels que Gluon mou pourront répondre ! ^^

Bonjour, j'ai fouillé de mon côté et j'ai trouvé 2 informations intéressantes, qui contentent mon pauvre esprit :
- un électron est un photon qui a une rotation spéciale qui lui confère ses propriétés (charge, masse, spin, etc). Donc en fait lors du phénomène de production de paires, le photon est confiné dans un certain espace par la rotation que l'atome induit sur lui.
Je vous renvoie vers ce lien (attention ce n'est qu'une théorie) https://en.wikipedia.org/wiki/User:Pete.delaney/sandbox

- la théorie des cordes. Chaque particule élémentaire est "une corde" qui vibre à des modes différents, ce qui fait qu'un photon est différent d'un électron. Donc lors de la production de paires, il se pourrait que le photon change de vibration et devienne un électron. Là encore ce n'est qu'une théorie.
Je vous renvoie vers cette vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=Da-2h2B4faU (de 1:15 à 5:25, mais je vous conseille de tout regarder, la vidéo est courte)

Qu'en pensez-vous ?

La création de paire à partir d'un photon est un phénomène purement électromagnétique.
Lorsque l'on écrit la réaction g -----> (e+) + (e-) (au passage il n'y a plus les caractères spéciaux?), alors celle ci pourra se produire si les lois de conservations , notamment impulsions-énergie en formalisme relativiste, charge électriques et moments cinétiques (spin) sont respectées.

Elles sont respectées si un noyau est présent en voie d'entrée, une sorte de catalyseur, notamment pour la conservation de l'impulsion. (rien ne l'interdit)
Avec une énergie cinétique supérieure à 1022 keV la physique nous dit que la réaction est possible ( rien ne l'interdit)
Et comme elle es t possible alors elle est probable, et se produit effectivement avec une certaine probabilité.

Concernant la création d'un électron ou d'un positon lors d'une désintégration isobarique, c'est resté longtemps un mystère, auquel Fermi a apporté les premières réponses, puis plus tard la théories des champs  quantiques.
Un neutron qui se transforme en proton en émettant un électron c'est possible là encore si les lois de conservations sont respectées.
C'est le cas pour faire simple avec un neutron tout seul : étant plus lourd que le proton, le principe de minimisation de l'énergie (=masse) la physique l'autorise
Lorsque on écrit l'équation n ----> p + a (particule émise), alors les lois de conservation charge et nombre baryonique montre que la particule "a" ne peut être qu'un électron.
Mais pour autant un neutron( 3 quarks udd) ce n'est pas un proton (3 quark uud) avec un électron à l'intérieur qui ne demanderait qu'à sortir.
Cet électron est crée lors de la transition. Et c'est effectivement alors un quark u du proton qui se transforme en quark d.
Ce mécanisme est possible gràce à l'interaction faible, et on dit faible car les bosons médiateurs de cette interaction sont les bosons lourds W+- et Z0, de masse au repos de l'ordre de 91 GeV/c2. Un truc énorme : comme deux cochonnets qui s'échangeraient une boule de pétanque
C'est pour cela que l'interaction est dite faible, car elle est faiblement probable, elle a du mal à s'exprimer.
C'est ce qui donne une certaine durée de vie à tous les émetteurs beta. Si les transitions sont spontanées, elles ne sont pas instantanées. Aussi étrange que si l'on plaçait un objet en l'air et qu'il s'écoule 10 mn avant que l'interaction gravitationnelle s’exprime et le fasse chuter.
Un truc étrange de cette physique : lors d'une telle interaction, les bosons qui véhiculent l'interactions sont virtuels, ils n'ont pas le temps de se "réaliser". Si on calcule leur masse ele est négative. Une particule virtuelle  a dans les modèles une énergie imaginaire pur
Et la magie opère, de l"énergie pure " (un photon n'a pas de masse au repos) put se transformer en matière.
C'est le sens profond de la relativité restreinte.
Il faut juste à un moment donné l'accepter
Ce n'est guère plus étrange que la gravitation : 2 bouteilles d'eau sur une table s'attirent, c'est ainsi.
Sauf que la gravitation on la connait depuis notre naissance, surtout lorsque l'on commence à marcher et à chuter, alors on l’accepte sans vraiment se poser de questions. ça existe...

Gluonmou a écrit:

La création de paire à partir d'un photon est un phénomène purement électromagnétique.
Lorsque l'on écrit la réaction g -----> (e+) + (e-) (au passage il n'y a plus les caractères spéciaux?), alors celle ci pourra se produire si les lois de conservations , notamment impulsions-énergie en formalisme relativiste, charge électriques et moments cinétiques (spin) sont respectées.

Elles sont respectées si un noyau est présent en voie d'entrée, une sorte de catalyseur, notamment pour la conservation de l'impulsion. (rien ne l'interdit)
Avec une énergie cinétique supérieure à 1022 keV la physique nous dit que la réaction est possible ( rien ne l'interdit)
Et comme elle es t possible alors elle est probable, et se produit effectivement avec une certaine probabilité.

Concernant la création d'un électron ou d'un positon lors d'une désintégration isobarique, c'est resté longtemps un mystère, auquel Fermi a apporté les premières réponses, puis plus tard la théories des champs  quantiques.
Un neutron qui se transforme en proton en émettant un électron c'est possible là encore si les lois de conservations sont respectées.
C'est le cas pour faire simple avec un neutron tout seul : étant plus lourd que le proton, le principe de minimisation de l'énergie (=masse) la physique l'autorise
Lorsque on écrit l'équation n ----> p + a (particule émise), alors les lois de conservation charge et nombre baryonique montre que la particule "a" ne peut être qu'un électron.
Mais pour autant un neutron( 3 quarks udd) ce n'est pas un proton (3 quark uud) avec un électron à l'intérieur qui ne demanderait qu'à sortir.
Cet électron est crée lors de la transition. Et c'est effectivement alors un quark u du proton qui se transforme en quark d.
Ce mécanisme est possible gràce à l'interaction faible, et on dit faible car les bosons médiateurs de cette interaction sont les bosons lourds W+- et Z0, de masse au repos de l'ordre de 91 GeV/c2. Un truc énorme : comme deux cochonnets qui s'échangeraient une boule de pétanque
C'est pour cela que l'interaction est dite faible, car elle est faiblement probable, elle a du mal à s'exprimer.
C'est ce qui donne une certaine durée de vie à tous les émetteurs beta. Si les transitions sont spontanées, elles ne sont pas instantanées. Aussi étrange que si l'on plaçait un objet en l'air et qu'il s'écoule 10 mn avant que l'interaction gravitationnelle s’exprime et le fasse chuter.
Un truc étrange de cette physique : lors d'une telle interaction, les bosons qui véhiculent l'interactions sont virtuels, ils n'ont pas le temps de se "réaliser". Si on calcule leur masse ele est négative. Une particule virtuelle  a dans les modèles une énergie imaginaire pur
Et la magie opère, de l"énergie pure " (un photon n'a pas de masse au repos) put se transformer en matière.
C'est le sens profond de la relativité restreinte.
Il faut juste à un moment donné l'accepter
Ce n'est guère plus étrange que la gravitation : 2 bouteilles d'eau sur une table s'attirent, c'est ainsi.
Sauf que la gravitation on la connait depuis notre naissance, surtout lorsque l'on commence à marcher et à chuter, alors on l’accepte sans vraiment se poser de questions. ça existe...

Merci beaucoup pour votre réponse !!!

Bonne journée

Merci cher Gluon ! Content de te revoir dans le coin !