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Première "photographie" d'électrons en mouvement d
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Astroclick Index du Forum »  Physique... » Première "photographie" d'électrons en mouvement d
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Auteur Message
André
administrateur


Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11029
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W

 Message Posté le: Ven 26 Fév 2010 12:10 am    Sujet du message: Première "photographie" d'électrons en mouvement d
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SAlut à tous

La première "photographie instantanée" d'électrons en mouvement au coeur d'une molécule vient d'être obtenue par des équipes du CEA (1), du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie (2).

Cette photographie par rayonnement X a été obtenue en couplant une résolution temporelle extrêmement élevée, à l'échelle de l'attoseconde (3), à une résolution spatiale très fine (de l'ordre de l'Angström (4)).

Ce résultat fait l'objet d'une publication dans la revue Nature Physics du 1er mars.

À l'échelle microscopique, la physique quantique interdit de mesurer simultanément et de façon précise la position et la vitesse d'une particule (c'est le fameux principe d'incertitude d'Heisenberg).

De plus, à cette échelle, toute mesure vient perturber le système et le fige dans un état quantique qui était indéterminé avant la mesure.

Les mesures que l'on effectue sur la vitesse, la position ou toute autre grandeur physique de particules subatomiques n'expriment donc pas des certitudes, mais seulement des probabilités.

La modélisation de ces mesures probabilistes pour décrire les atomes et les molécules reposent directement sur la notion de fonctions d'onde appelées « orbitales » dans ce contexte, qui d'un point de vue formel, ne sont que des intermédiaires mathématiques.

Ce qui a donné lieu à de nombreuses discussions autour de la question suivante : les fonctions d'onde sont-elles observables ou ne sont-elles qu'un outil mathématique ?

Un pas a été franchi en 2004 lorsqu'une équipe canadienne a proposé un moyen de visualiser une orbitale moléculaire (5) à partir de données expérimentales.

La méthode repose sur une analyse tomographique du rayonnement X émis par des molécules excitées par une impulsion laser intense.

Pour la première fois, une telle reconstruction vient d'être réalisée par une collaboration réunissant le groupe de théoriciens animé par Richard Taïeb (LCPMR, UPMC/CNRS) et le groupe d'expérimentateurs piloté par Pascal Salières (CEA/Iramis).

Spécialisées dans la caractérisation, le contrôle et l'exploitation du rayonnement X attoseconde généré en champ laser intense, ces équipes sont parvenues à créer les conditions permettant de reconstruire simultanément les deux orbitales les plus externes de la molécule de diazote N2.

Tirant bénéfice du caractère ultrabref de l'émission X, ces chercheurs ont obtenu un "instantané" de la fonction d'onde des électrons de la molécule excitée par le laser, 1500 ± 300 attosecondes (as) après sa mise en mouvement.

Ces nouveaux résultats montrent que, dans certaines conditions, les fonctions d'ondes sont observables.

Il est dorénavant possible de suivre la dynamique ultra-rapide des électrons dans les molécules, en combinant une résolution spatiale de l'ordre de l'Angström et une résolution
temporelle attoseconde.

On peut ainsi espérer réaliser des "films" expérimentaux montrant des orbitales moléculaires se réarrangeant à diverses étapes de réactions chimiques.

Notes :
(1) CEA-Iramis (Institut Rayonnement Matière)
(2) Laboratoire de Chimie Physique - Matière et Rayonnement (UPMC/CNRS)
(3) L'attoseconde (10-18 seconde) équivaut à un milliardième de milliardième de seconde.

C'est l'échelle de temps caractéristique du mouvement des électrons dans les atomes et molécules, et la limite actuelle des temps mesurables expérimentalement.

Mille fois plus longue, la femtoseconde (10-15 seconde) est l'échelle de temps caractéristique du mouvement des atomes dans les molécules.
(4) 10-10 mètres

(5) Une orbitale moléculaire décrit la distribution spatiale de la probabilité de présence de l'électron impliqué dans une liaison chimique. Bien souvent, la réactivité des molécules peut être directement interprétée par le biais des orbitales moléculaires et de leurs géométries.

Références :
S. Hässler et al., « Attosecond imaging of molecular electronic wavepackets », Nature Physics, 1er mars 2010

la source ;

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1806.htm

amicalement
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Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.

Einstein, Albert,
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b1a2s3a4l5t6e7
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 Message Posté le: Sam 27 Fév 2010 2:42 pm    Sujet du message: Premiere "photographie" d'electrons en mouvement
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Salut, il s'agit donc du reperage probabiliste d'orbital d'electrons;
cela je croyais que Werner Heisenberg l'avait deja fait avant de recevoir son prix Nobel en 1932 Surprised .
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Merci de votre attention et de votre intérêt
Pierre Jones-Savard
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Mononk Jacques
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 Message Posté le: Lun 08 Mar 2010 3:54 pm    Sujet du message: vitesse électron
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Technique avancé de physique appliquée.
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b1a2s3a4l5t6e7
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 Message Posté le: Lun 08 Mar 2010 10:45 pm    Sujet du message: Re: vitesse électron
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Mononk Jacques a écrit:
Technique avancé de physique appliquée.


Salut, oui je ne doute pas qu'il ont de nouvelles technique en physique appliquee et qu'ils sont fier de les reveler au grand public, mais je ne doute pas non plus que Werner Heisenberg connaissait au moins theoriquement la forme des orbitals des electrons;

personnellement a l'hivers 1987, j'ai decouvert la forme de ces orbitals en etudiant la trajectoire d'un point sur un gyroscope, en tenant compte des deux principales precession d'un gyroscope et j'avais remarque' alors que les trajectoires que je pouvait imagine', etaient les memes que celles que j'avais vu dans un cours de chimie, quelques annees auparavant, hors je sais maintenant que les electrons peuvent subir les deux principaux mouvement de precession Smile .

Si je me souvient bien, Werner Heisenberg aurait utilise' un ordinateur pour obtenir la forme de ces orbitals et je suis curieux de savoir si celui-ci aurait fait le meme constat que j'ai fait sauf que lui aurait reussis a simule' sur ordinateur les trajectoires qu'il etait capable d'imaginer, moi j'ai fait cela avec un crayon et du papier, lui il l'aurait fait en plus avec des equations de mouvement pour sa simulation sur ordinateur, je le suppose bien Smile .
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Mononk Jacques
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 Message Posté le: Jeu 11 Mar 2010 12:32 am    Sujet du message: électron photopgraphié
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J'ai vu une autre expérience dans le genre b1a2s3a4l5t6e7 qui t'aurait aussi intéressé. Elle consistait à suivre le déplacement d'un électron libre. Cependant la technique utilisé était un peu plus simple. Il suffisait de suivre la trace laissée après le passage dans la solution.

Mais là de le regarder en direct, c'est une coche de plus. Peut-être verra t'on s'il peut ou non pénètrer le noyau.
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sebastien
Chroniqueur


Inscrit le: 13 Sep 2009
Messages: 63
Localisation: Laval

 Message Posté le: Dim 14 Mar 2010 2:24 am    Sujet du message:
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Bonsoir

Mononcle jacques a écrit ;


Citation:
Elle consistait à suivre le déplacement d'un électron libre. Cependant la technique utilisé était un peu plus simple.


On en parlait souvent dans nos cours de physique en ce qui concerne la structure de l'atome, la mécanique quantique ne localise pas les électrons sur des orbites, mais indique des régions de probabilité de présence des électrons : les orbitales atomiques.
Chaque électron peut être caractérisé par son niveau énergétique moyen.

Ces niveaux énergétiques sont quantifiés, et dépendent de 4 nombres quantiques appelés n, l, m, et s qui ne prennent que des valeurs entières.

Le nombre quantique n caractérise la couche électronique à laquelle appartient l'électron et l'usage veut que les couches soient repérées par les lettres K, L, M, N... Plus n est élevé, plus l'électron a une énergie moyenne grande, et plus il se « situe » loin du noyau.

Le principe d'exclusion de Pauli fixe la manière dont les Z électrons se répartissent entre ces différentes couches électroniques : deux électrons ne peuvent avoir les 4 mêmes nombres quantiques, de sorte que la couche K (n=0) contient au plus 2 électrons, la couche L (n=1) en contient 8 et la couche M (n=2), 18.

Les couches se remplissent en partant d'abord de la couche interne la plus proche du noyau. La couche la plus éloignée est le plus souvent incomplète : c'est la couche de valence.

Sebas
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Adrien
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 Message Posté le: Sam 20 Mar 2010 12:44 am    Sujet du message:
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Bonsoir

Merçi beaucoup pour ton explication sebas , tu est un as en astro Laughing

Adrien
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Adrien......honnetre sans reproche
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lamarchat
Chroniqueur


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Messages: 496

 Message Posté le: Sam 20 Mar 2010 3:30 pm    Sujet du message: Re: Premiere "photographie" d'electrons en mouveme
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b1a2s3a4l5t6e7 a écrit:
Salut, il s'agit donc du reperage probabiliste d'orbital d'electrons;
cela je croyais que Werner Heisenberg l'avait deja fait avant de recevoir son prix Nobel en 1932 Surprised .


Salut Pierre
Je veux comprendre les contraintes physiques qui ont interdit ces chercheurs de ne pas photographier cet electron depuis x temps et qu’est ce qu’on va bénéficier encore de cette photographie d'electron en sens de nos théories physiques les plus fondamentales y compris la théorie du mouvement de notre Elie et merci
_________________
Un univers fini limité ou illimité ne peut pas supprimé l’incompris qui nous attire en sens d’une infinitude étrange et pas facile


Dernière édition par lamarchat le Dim 21 Mar 2010 7:38 am; édité 1 fois
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b1a2s3a4l5t6e7
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 Message Posté le: Sam 20 Mar 2010 5:47 pm    Sujet du message: Re: Premiere "photographie" d'electrons en mouveme
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lamarchat a écrit:

Salut Pierre
Je veux comprendre les contraintes physiques qui ont interdit ces chercheurs de ne pas photographier ce photon depuis x temps et qu’est ce qu’on va bénéficier encore de cette photographie du photon en sens de nos théories physiques les plus fondamentales y compris la théorie du mouvement de notre Elie et merci

Salut, ici on mentione que ces orbitals sont des trajectoires probabilistes, ce qui signifie, qu'on pourrait peut-etre avec des instruments tres ingenieux reussir peut-etre a filme' le deplacement d'un electron, en prenant plusieurs photo extremement rapidement, puis si l'on regardait ce film, l'on verrait tres bien la form de ces orbitals, cependant, si l'on regardait ce film au ralentit, nous ne pourrions pas voir l'electron se deplacer de facon continu sur ces orbitals, nous pourrions voir l'electron apparaitre n'importe ou sur la trajectoire de l'une de ces orbitals, il apparaitrait, disparaitrait, apparaitrait, disparaitrait ....et on ne pourrait pas devine' a quelle endroit il reapparaitrait a pres une tres courte disparition (selon cette theorie quantique probabiliste).

Pourtant d'apres mes etudes pour imaginer la trajectoire d'un point sur un gyroscope( ici un disque en rotation qui subit un mouvement de precession uniforme), je retrouve toute les forme d'orbitals que l'on nous enseignent en chimie de l'atome;
cela depend du rapport de la vitesse de rotation W et Y,
W etant la vitesse angulaire de rotation du disque sur lui meme et Y la vitesse angulaire de precession de ce disque,
si le rapport W/Y = 1, cela correspond a la premiere orbital et au niveau 1, soit l'orbital 2px pour le niveau 1,
si le rapport W/Y = 2 , cela correspond a deux orbitals, et au niveau 2, soit l'orbitals 2px et 2py pour le niveau 2, si je me souvient bien et ainsi de suite, en fait ces trajectoires sont celle que l'on pourrait photographier en vu de plan, pour les deux premieres orbitals[les deux premiers niveau pres du noyau, par analogie avec un electron tournant autour de son noyau (W) et cette ensemble noyau-electron subissant la precession (Y)],
pour l'orbital 2pz, il faut W/Y = 3 , on a donc les 3 orbitals, pour le niveau 3, soit l'orbital 2px, l'orbital 2py et l'orbital 2pz, pour le niveau 3, cette photographie de trajectoire serait vu aussi de plan, mais on peut aussi voir ces trajectoires de profil( soit dans un plan qui est a un angle de 90 degres par rapport a un premier plan d'observation, qui est sur le dessus par exemple).

Mes resultats d'analyse de ces trajectoires pour un point sur un disque tournant qui subit une precession avec l'analogie d'un electron tournant autour d'un noyau et dont cette ensemble noyau-electron subissant une precession correspond bien aux fameuses orbitals d'electron que l'on nous enseigne dans les cours de chimie et cela n'est surement pas une pur coincidence, il y a bien des faits que l'on ignore a propos de la decouverte de ces orbitals Exclamation .

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Elie l'Artiste
Animateur-moderateur


Inscrit le: 12 Jan 2007
Messages: 2914

 Message Posté le: Sam 27 Mar 2010 3:19 pm    Sujet du message:
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Citation:
Chaque électron peut être caractérisé par son niveau énergétique moyen.


Curieux, car si on cesse de penser que la Terre "attire" la Lune, on peut caractériser chacune des étoiles d'une galaxie par son niveau énergétique individuel qui la situe à une distance déterminée du centre galactique.

Les différents niveaux énergétiques moyens produisent des marches descendantes vers le centre galactique et les étoiles s'installent sur ces "marches" orbitales.

Amicalement

André Lefebvre
_________________
Selon Einstein, il n'existe que deux choses dans l'univers: 1) l'énergie cinétique et 2) l'énergie de masse. Selon moi, une seule chose le mouvement qui les produit.
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