Discuter:Spin

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

	Spin fait partie du projet de la physique, qui a pour but d'enrichir le contenu de Wikipédia sur les sujets liés à la physique. Si vous voulez participer, vous pouvez modifier cet article ou visiter la page du projet, où vous pourrez vous y joindre et consulter la liste des tâches et des objectifs. Le portail de la physique pourrait aussi vous intéresser.
B	Cet article a été classé comme d'Avancement B selon le Tableau d'évaluation du projet. (Voir les statistiques)
Élevée	Cet article a été classé comme d'Importance élevée selon le Tableau d'évaluation du projet. (Contester?)

Sommaire

1 Mouvement de rotation
2 Interprétation classique
3 refonte de l'article
4 Représentations du groupe de Poincaré
5 Spin en mécanique classique
6 C'est quoi, un spin ?
7 Définition simplifiée - Sphère
8 Je crois que l'article passe à côté de l'information la plus importante

[modifier] Mouvement de rotation

Je propose qu'on ajoute que l'on attribuait le "spin" à une rotation de la particule sur elle-même (d'où l'éthymologie du mot), lui induisant un moment magnétique ; mais que ce fait s'est avéré erronné, et que l'on a quand même gardé le terme de "spin". Je ne suis plus sûr de tout cela, c'est pourquoi je ne l'ai pas ajouté... Si une grande âme charitable et savante pouvait confirmer ou infirmer ces dirs... moala 28 oct 2003 11:43 (CET)

Il ne s'agit pas de moment magnétique mais de moment angulaire. L'article sur en: est assez bon je trouve. -- Looxix

Euh, je ne crois pas qu'il s'agisse de moment angulaire en ce qui concerne le "spin" (+ ou - 1/2) : la particule chargée tourne sur elle-même, donc une charge est en rotation autour d'un axe, ce qui s'assimile à un courant. Il y a donc un champ magnétique créé... enfin ceci est la raison exprimée aux débuts de la physique des particules. Il n'est nullement question de moment angulaire concernant le spin... Moala 29 nov 2003 03:24 (CET)

A vrai dire, le spin est une grandeur sans dimension qui est, en fait, liée à la nature de la particule considérée (photon -> spin 1, électron -> spin 1/2, ...) et à la structure de l'espace-temps. Si on avait 2 ou 4 dimensions d'espace, les propriétés du spin seraient différentes. Celà dit, on peut l'assimiler à un moment cinétique angulaire de valeur &hbar;S. On peut aussi lui associer un moment magnétique de valeur gμ_BS mais la relation est moins directe car la valeur de g (le rapport gyromagnétique) dépend d'effet ayant trait à la physique des particules. Pour toutes les particules chargées, g est voisin de 2 (ou -2) mais pas strictement égal à 2.

Pour répondre à ta question de départ, on croyait effectivement au départ qu'il s'agissait d'une rotation de la particule sur elle-même, induisant un moment cinétique et un moment magnétique.R 29 nov 2003 à 04:18 (CET)

[modifier] Interprétation classique

J'ai pris sur moi d'enlever le passage suivant, qui concernait une tentative d'interprétation classique du spin, ce qui à mon sens n'est pas profitable : cet effet étant justement totalement quantique, pas la peine de compliquer la compréhension.

Si quelqu'un souhaite rétablir ce paragraphe, il serait préférable de le faire dans la partie « historique », vu qu'il s'agit d'une interprétation obsolète qui n'a pas tenu la distance bien longtemps et qui conduit à des idées erronées sur le spin (car il n'a rien à voir avec un mouvement de rotation).

Bref, voilà le paragraphe :

Historiquement, le spin a d'abord été interprété par Uhlenbeck et Goudsmit en septembre 1925 ^[1] comme étant un moment cinétique intrinsèque, c'est à dire comme si la particule « tournait sur elle-même ». Cette vision classique d'une « rotation propre » de la particule est en fait trop naïve ; en effet :

si la particule est ponctuelle, la notion de rotation propre autour de son axe est tout simplement dénuée de sens physique ^[2].

si la particule n'est pas ponctuelle, alors la notion possède un sens, mais on se heurte dans ce cas à une autre difficulté ^[3]. Supposons par exemple que la particule soit un électron, modélisé comme étant un corps sphérique de rayon $a$ . On obtient une estimation du rayon $a$ en écrivant que l'énergie de masse de l'électron est de l'ordre de grandeur de son énergie potentielle électrostatique, soit :

$m c^2 \ \sim \ \frac{e^2}{4 \pi \epsilon_0 a} \quad \Longrightarrow \quad a \ \sim \ \frac{e^2}{4 \pi \epsilon_0 m c^2}$

La valeur numérique de ce « rayon classique » de l'électron est : $a \ \simeq \ 10^{-15}$ m. Si l'on attribue alors à cet électron un moment cinétique égal à $\hbar /2$ , on obtient pour un point de l'équateur une vitesse

v

vérifiant :

$m a v \ = \ \frac{\hbar}{2} \quad \Longrightarrow \quad v \ = \ \frac{\hbar}{2 m a} \ \sim \ \frac{2 \pi \epsilon_0 \hbar c^2}{e^2}$

La valeur numérique vaut : $v \ \simeq \ 6 \ 10^{+10}$ m/s, donc la vitesse serait supérieure à la vitesse de la lumière dans le vide, ce qui pose des problèmes avec la théorie de la relativité restreinte.

En conclusion :

Le spin n'a pas d'équivalent en physique classique.

Voir la section en dessous phe 18 février 2006 à 13:50 (CET)

Vous en connaissez beaucoup, vous, des notions quantiques qui ont un équivalent en physique classique ? Trassiorf 9 mars 2006 à 14:33 (CET)

Malheureusement, ce sont celle auquelles on essaie toujours de se raprocher en premiere analyse ; cet article n'est pas uniquement destiné à des bac + 5

Zweistein 2 juin 2006 à 13:05 (CEST)

[modifier] refonte de l'article

D'abord un mot à Zweistein, « rv vandalisme » dans un commentaire alors qu'il n'y a pas de vandalisme mais une tentative de refonte de l'article n'est vraiment pas la bonne manière de s'y prendre.

Pour moi, la supression d'un passage essentiel ("rotation propre") et le sabotage de la mise en page des équations mathématiques constituent du vandalisme ! Je persiste et je signe, la version de Poulpy est moins pédagogique et moins encyclopédique.

Zweistein 18 février 2006 à 14:38 (CET)

Poulpy, je trouve qu'une partie de tes modifications posent quelques problèmes, je vais reprendre les diffs un à un

Déplacement de la partie sur le moment magnétique intrinsèque vers un article à part, la suppression est en partie justifié mais trop sèche, une petite section avec renvoi vers Moment magnétique#Le moment magnétique quantique aurait été meilleur et non pas la création d'un nouvel article (Moment magnétique intrinsèque qui utilise des références cassé actuellement)
Suppression des cat en trop, la je suis d'accord
suppression d'une partie de l'historique, le spin comme rotation il n'y a aucun risque de confusion imho, elle montre clairement pourquoi interpréter le spin comme une rotation n'est pas valide et devrait rester dans l'article
renvoi de l'historique en fin d'article, un point qui n'a jamais fait consensus sur wikipédia, perso je trouve que l'historique doit toujours venir en premier mais ce n'est qu'un avis
présentation, la présentation est un peu différente de nos habitudes mais est cohérente avec celle des autres articles de méca Q.
Description pas liée au moment angulaire, pas de commentaire particulier sur celui la.

phe 18 février 2006 à 13:50 (CET)

Je pense qu'il y a effectivement beaucoup à dire sur le moment magnétique, d'où mon déplacement vers un article à part. À mon avis, beaucoup de choses présentes ne correspondaient plus à l'article "Spin" en lui-même.
RAS
Il est possible de montrer que l'interprétation du spin comme rotation est incorrect. Mais je pense que ça a plutôt lieu d'être fait dans l'historique du problème, pas dans l'interprétation physique. Le spin, après tout, est un phénomène qui n'apparait que dans la physique quantique et son lien avec une rotation est généralement source de confusion. C'est pour ça que je n'ai pas totalement sucré le passage, mais que je l'ai placé sur cette page de discussion : afin que des personnes volontaires puisse en faire quelque chose. Il était placé en premier dans le chapitre des interprétations physiques, ce qui ne me semblait pas bon du tout.
Là, c'est comme vous préférez.
Pour la présentation, je pense qu'il faut absolument commencer à accorder celle des articles de méca Q avec le reste de l'encyclopédie. Autant commencer tout de suite. :)
Ok

Bon, en bref, vous faites ce que vous voulez, mais, svp, ne mettez pas "vandalisme", c'est un peu stupide. Honnêtement, personne ou presque ne s'occupe de la méca Q et les articles sont souvent mal faits. Alors, je ne vais pas marcher sur des oeufs à chaque fois que je décide de refondre un article.

Dans tous les cas, j'arrête de suivre cet article. En d'autres termes, je ne me battrai pas pour lui. Je ne pensais pas qu'il y aurait une réaction aussi grande dessus. — Poulpy 18 février 2006 à 14:53 (CET)

J'ai essentiellement réintroduit les modifs de Poulpy. R 2 juin 2006 à 04:24 (CEST)

Lire mon commentaire plus bas.

Zweistein 2 juin 2006 à 13:03 (CEST)

[modifier] Représentations du groupe de Poincaré

Ce n'est pas si simple :

soit la masse est un réel positif, auquel cas le spin est un entier ou demi-entier non-négatif
soit la masse est nulle, et la représentation est alors caractérisée par une hélicité de valeur entière ou demi-entière quelconque. Si l'on ajoute au groupe de Poincaré la symétrie discrète de parité d'epace, et pour une hélicité non nulle, il faut avoir un doublet d'hélicités opposées ( $\pm 1$ pour les photons ou les gluons, $\pm 2$ pour les gravitons).

Il est donc peut-être malavisé de donner comme exemples de spin dès le début le photon comme exemple de spin 1 et le graviton comme exemple de spin 2.

Le cas des neutrinos est intermédiaire : nous savons qu'ils ont une masse non nulle, puisqu'ils oscillent par interférence entre états de masses différentes. Cependant, cette masse est si faible que seule une expérience de pensée pourrait nous faire changer l'hélicité des neutrinos, qui sont tous fabriqués avec une seule hélicité (je dirais -1/2, avec 10% de chances de me tromper de signe). Les antineutrinos ont l'hélicité opposée.
Trassiorf 9 mars 2006 à 15:55 (CET)

[modifier] Spin en mécanique classique

Cet article commet en fait un gros contre-sens sur la notion de spin : ce n'est pas principalement une caractéristique des particules, mais plutôt un nombre caractérisant le comportement d'un système sous l'effet des rotations. Ainsi, un champ scalaire classique a un spin 0, un champ de vecteurs a un spin 1, etc. La seule chose purement quantique dans le spin, c'est que la mécanique quantique montre que les particules possèdent un moment cinétique intrinsèque lié au spin. R 2 juin 2006 à 04:35 (CEST)

Salut R, ta précision est bien sûr correcte cela dit je pense qu'il est quand même légitime de considérer que le spin est une propriété intrinsèque des particules en tout cas dans la mesure ou on fait la même chose avec la masse et la charge. En effet tu pourrais émettre exactement la même critique, toute aussi correcte, concernant ces deux dernières en disant que ce ne sont pas des propriétés caractéristique des particules mais qu'il s'agit essentiellement de nombres régissant le comportement d'un système sous l'effet des translations et des transformations de jauge! Mais c'est clair tu as raison de souligner qu'il faudrait faire apparaitre quelque part la définition exacte du spin et son lien avec le groupe

S O (3)

et ca lui enleve de son caractère *magique*. LeYaYa 2 juin 2006 à 11:11 (CEST)

Il me semble que vous oubliez tous une toute petite chose : c'est un article encyclopédique qui ne s'adresse pas uniquement à des bac + 5 ! Il était rédigé de façon à être progressif dans l'introduction des concepts et de leur interprétation physique (y compris les interprétations anciennes erronées ; mon expérience m'enseigne en effet qu'on apprend souvent bien plus d'une erreur bien analysée et rectifiée que d'un dogme appris sans comprendre) pour être abordable par un bachelier S qui n'y connait a priori pas grand chose. Si votre seul souci est d'être rigoureux, il faut supprimer tout le contenu actuel de cet article et réécrire un nouvel article sur les opérateurs de Casimir du groupe de Poincaré et l'analyse de Wigner de ses représentations irréductibles.

Zweistein 2 juin 2006 à 13:02 (CEST)

PS Je renonce à suivre cet article.

[modifier] C'est quoi, un spin ?

L'article est long, détaillé, intéressant... sauf qu'il ne dit pas ce que c'est qu'un spin. Il dit que c'est une propriété quantique, d'accord, qu'il se mesure en demi entier, ok, c'est pas un truc qui tourne, je vous suis, mais bon... c'est quoi, alors ? Je veux dire: pour un mec comme moi qui ne suis pas physicien ? (donc sans l'expliquer avec des équations.) En particulier, pourquoi diable le spin d'un graviton serait de 2 ? Et puis, je lis dan en:History of string theory: "physicists observed that the spin of a hadron is never larger than a certain multiple of the square of its energy" ce qui a l'air de vouloir dire que c'est une grandeur qui se mesure, certainement. Au fait, ça se mesure comment, un spin ? L'article ne le dit pas non plus. Merci si on pouvait m'éclairer. Wku2m5rr 4 septembre 2006 à 05:22 (CEST)

voilà, j'ai rajouté une petite section introductive. Est-ce qu'elle éclaire un peu ta lanterne ? pour ce qui est de l'observation du spin tu peux te référer à l'expérience de Stern et Gerlach mentionnée dans la section historique. Bien cordialement, LeYaYa 4 septembre 2006 à 08:41 (CEST)

Ah ben, tout de suite ça va mieux ! Merci :-). Faut voir sur la présentation (je vais voir si moi, je peux l'améliorer), mais sur le fond, c'est bon, c'est vachement plus clair. Bon, il faudrait probablement rendre plus visible dans l'article l'expérience en question, je trouve que c'est intéressant pour un profane de savoir comment ça se mesure, cette petite bête-là. Peut-être en mettant un petit baratin dans le premier chapitre de l'explication simplifiée.

C'est vrai aussi que c'est intéressant de voir que pour le spin, le truc déroutant c'est un spin de 1/2, inhabituel dans notre macro-monde (bizarre de devoir tourner 2 fois un truc sur lui-même pour le retrouver). Peut-être un aspect à mettre un peu plus en avant dans l'article. Car ce qui attire l'oeil d'un profane, c'est les petits détails particuliers et rigolos. Wku2m5rr 4 septembre 2006 à 12:14 (CEST)

Il y a une epérience qui permet d'illustrer que deux tours peuvent etre nécéssaires pour obtenir l'invariance. C'est pas forcément évident a expliquer donc je peux détailler plus si besoin. Vous prenez une écharpe (ou une bande assez longue), vous fixez un bout le long d'un mur. Vous avez une écharpe qui pend verticalement à plat (vous l'avez fixée sans la plier). Option : vous fixez un bout de papier avec une fleche horizontale sur le bas de l'écharpe. Maintenant commence l'experience, vous faites effectuer deux tours au bas de l'écharpe, vous obtenez deux vrilles. Maintenant, vous levez le bas de l'echarpe, et sans la faire tourner sur elle même (d'ou l'interet de la flèche) vous passez le bas de l'écharpe derrière l'autre partie (la plus proche du mur) : les vrilles disparaissent. Si vous faites un seul tour cela ne marche pas. Après, je ne sais pas a quelle propriété obscure du groupe des rotations cela est relié (je veux bien une explication, n'étant personellement pas fan de

S O (3)

). Braice 30 janvier 2007 à 11:13 (CET)

Dfeldmann (d) 25 janvier 2008 à 20:08 (CET) J'ai donné unec référence (illustreé) à cette expérience ; il n'est peut-être pas nécessaire d'en dire plus long ici (il faudrait créer un aricle sur SO(3) )

Le spin, c'est tout simplement un moment cinétique intrinsèque. Point. Le moment d'un système isolé dans le vide est conservé, et pour l'obtenir il faut additionner le moment cinétique orbital (celui que nous voyons dans notre vie quotidienne) et le moment de spin. Qualifier ceci d'interpétation naîve est une grave erreur. Ce qui serait naïf et faux, ce serait d'interpréter un moment cinétique intrinsèque comme dû à une rotation propre. Cet article met la charrue avant les boeufs en décrivant le spin comme une classe de représentation du groupe de rotations. Ceci n'a de sens qu'en relation avec le théorème de Noether en théorie des champs, et cela me semble trop élaboré pour un article d'introduction, surtout quand on passe sous silence le vrai contenu physique, qui réside dans la dynamique. ThM

[modifier] Définition simplifiée - Sphère

On dit que même si ça n'a pas grand sens, on peut comprendre intuitivement que le spin d'un objet complètement symétrique telle une sphère est 0. Mais, comme le spin augmente avec la symétrie de l'objet (1 pour le 3 de trèfle, 2 pour la dame de pique, 5 pour l'étoile à 5 branches), je le ferais plus volontiers tendre vers l'infini (ce qui n'a pas plus de sens, donc pas la peine de fouetter dix mille chats). Enfin bon, je suis pas hyper calé en physique quantique, peut-être que c'est une convention. En gros, pour moi, il ne faut pas faire une infinité de tours pour redonner à une sphère sa forme initiale, mais plus tôt une partie infinitésimale de tour. A bon entendeur, salut !Marc Navatier 18 mai 2007 à 12:30 (CEST)

Ben oui, justement : puisque le spin est l'inverse du nombre de tours nécessaires, un spin infini est logique... Dfeldmann (d) 25 janvier 2008 à 20:11 (CET)

[modifier] Je crois que l'article passe à côté de l'information la plus importante

Vous écrivez: "Historiquement, le spin a d'abord été interprété par Uhlenbeck et Goudsmit en septembre 1925[3],[4] comme étant un moment cinétique intrinsèque, c'est-à-dire comme si la particule « tournait sur elle-même ». Cette vision classique d'une « rotation propre » de la particule est en fait trop naïve ". Je ne suis pas d'accord: en diminuant de façon exagérée la pertinence de cette interprétation, vous passez à côté de l'information la plus importante: le spin EST un moment cinétique intrinsèque. En effet, le moment cinétique orbital d'une particule à spin n'est pas conservé. Ce qui est conservé, c'est la somme du moment cinétique orbital et du spin! C'est bien joli d'exhiber ses connaissances mathématiques et de décrire le spin comme dû aux propriétés de transformation sous les rotations, mais il c'est tout de même de la physique, et les lois de conservations (en relation, par le théorème de Noether, aux symétries) sont au coeur de la physique.