Pourquoi les photons qui sont de l'énergie n'ont pas de masse? Alors que la formule d'Einstein dit l'inverse?

Question

Vous connaissez sans doutes E=m*c^2
E étant l'énergie
m la masse
c la célérité de la lumière.
Les photon sont de l'énergie, nous somme tous d'accord avec ça. Mais la formule d'Einstein dit que l'énergie est égal au produit de la masse par la célérité de la lumière au carré. Pour trouver la masse du photon il suffirait de faire m=E/(c^2). La formule d'Einstein est vraie, cependant, on dit que les photons n'ont pas de masses... Un peu contradictoir. Vous en pensez quoi?

S'il est possible de répondre vraiment à la question sérieusement sans dire n'importe quoi pour 2 points, je remercierai à l'avance...

Petit message à Mr éternel... Je rappel que l'énergie a pour unité le joule (J) dans cette formule au cas où tu ne le saurais pas... et que toute énergie peut s'exprimer en joule

Désolé pour mon manque de rigueur en orthographe!!! Je suis franco-mexicain bilingue...

Une remarque à Mr.Obélix, je suis en première année de classe prépa intégré à l'INSA de Lyon, je connais mes bases en physique... J'ai posé la ême question au prof de chimie, elle savait pas quoi répondre. Alors si tu aurais pu t'abstenir de répondre à la question, car tu ne m'as donné aucune réponse juste et correcte, bien justifié... C'est pas un esprit très scientifique...

Answer 1

Tu fais une confusion. Les photons ont bel et bien de l'énergie même s'ils n'ont pas de masse. La formule que tu invoques est celle d'une particule au repos. E=mc² est l'énergie de masse de ta particule de masse m. Un photon n'a donc pas d'énergie de masse. En revanche, la formule qui donne l'énergie totale d'une particule de masse m et d'impulsion p est la suivante: E²=m²c^4 + p²c². Voila la vraie formule de l'énergie. Elle est équivalente à la formule E=gamma * m*c² qui est normalement celle qui devrait être la formule la plus célébre de la physique moderne (et non pas E=mc²). Gamma est le facteur de Lorentz. Il me semble que tu trouveras la formule de ce facteur dans une des réponses précédentes. Pour en revenir à notre photon, dans la théorie de la relativité restreinte, son énergie est donc E=pc, sachant qu'il a une masse nulle et que son impulsion est p. Voila donc la formule de l'énergie pour un photon.
L'élaboration de la théorie de la relativité restreinte n'est pas compliquée à comprendre si tu veux approfondir la chose. Tu trouveras des cours forts intéressant sur le web. Il te faudra juste quelques bases en calculs tensoriels. Voila j'espère avoir été clair.

Answer 2

Règle numéro 1 en sciences: commencer par comprendre ce qu'on manipule avant d'utiliser des formules sorties d'on ne sait où ou des formules ultra-célèbres sorties de leur contexte.

La formule E=mc^2 est valable pour une particule MASSIVE, de masse m, au REPOS dans le référentiel d'étude. Cette énergie est d'ailleurs appelée énergie au repos.
La formule de relativité valable tout le temps est la formule suivante:
E^2 = m^2c^4 + p^2c^2
dans le cas du photon de masse nulle, ça donne E=pc avec p = hbar k, donc E= hbar oméga ou E = h nu.

Pour plus de précision, regarde dans un livre de relativité restreinte.

Answer 3

E=mc² est valable uniquement pour un objet ayant une vitesse nulle par rapport à son référentiel.

La formule complète est :

E = ymc² avec y (facteur de Lorentz) = 1/racine(1 -v²/c²)
E = mc² / racine( 1 - v²/c²)

On observe donc qu'un objet massique (m != 0) ne peut atteindre la vitesse de la lumière c car il lui faudrait alors une énergie infinie.
Et pour un objet de masse nulle, il n'y a plus de relation (à travers cette formule) entre son énergie et sa vitesse.


Donc il n'y a pas contradiction, il s'agit juste de la limite de validité de la formule.

Answer 4

E=mc2 s'applique à la matière or la lumière n'est pas de la matière. L'origine de la masse nulle vient du constat suivant : un objet qui se rapproche de la vitesse de la lumière devient de plus en plus lourd. A la vitesse c un photon aurait une masse infinie. Ce qui serait assez génant. D'où l'idée qu'il ait une masse nulle. le c de la formule n'est qu'un coefficient.

Answer 5

salut !
c'est une question que je me pose depuis longtemps! et je n'ai jamais vraiment trouvé de réponse pertinente...
tout ce que j'ai pu en apprendre (internet, bouquins, revues...), c'est que certains physiciens considèrent que le photon n'a pas de masse, point barre, sans plus d'explications... D'autres estiment que la masse du photon existe au contraire mais qu'elle est trop infime pour être mesurée et avoir des effets tangibles...
donc pour résumer, voilà où j'en suis moi-même: il y a le dogme (le photon n'a pas de masse) et pas mal d'hérétiques (sa masse est infime) ...
ensuite, il y a des explications peu claires (enfin, pour le moins, pour moi...): "le photon ne peut avoir de masse car sa vitesse est invariante" (je résume! je ne suis pas physicien! cf la très bonne réponse de capitaine flam... mais ça ne résoud pas le fait que certains physiciens considèrent que le photon a bien une masse, infime...)
bref, si ta question et ma réponse "bâtarde" pouvaient faire bondir un physicien de passage, je serai bien heureux !!

Answer 6

ils ont une masse équivalente, ça veut dire qu'ils vont être influencé par la gravité COMME SI leur masse était de E/c², mais en réalité leur masse est nulle et il s'agit d'énergie pure ( une onde ). Cependant la relativité dit qu'un photon avance tout droit sur une trajectoire qui lui semble droite, cette trajectoire est déterminé par l'espace, qui est courbé en présence d'une masse, un photon qui passe près d'une masse va s'en approcher non pas parce que la masse l'attire, mais parce que la masse courbe l'espace. Comme dans les dessins animés quand on tourne la bande blanche de la route, les méchants dévient et tombent dans le précipice.
Ou comme des rails de trains qu'on tournerait dans une direction pour éviter un arbre, le train va suivre les rails, mais n'est pas réellement attiré ou repoussé par l'arbre, l'arbre modifie le trajet des rails qui modifient le trajet du train. ( on suppose des constructeurs de train écolos qui contournent les arbres ;-) )

L'astuce d'einstein est de calculer à quel point le photon va être dévié vers une masse ( par la courbure de l'espace) à l'aide de l'énergie de ce photon ( photon = énergie pure, on a aussi E = hf ou h est une constante ( cst de planck) et f la fréquence => le bleu et le vert n'ont pas la même énergie ) ) et de la vitesse c, qui est cste et la même pour tous les photons.

Donc en connaissant E et c (vitesse de tous les photons) on peut calculer la masse équivalente du photon, c'est à dire la masse qu'aurait un objet matériel pour être dévié de cette manière.
Ce n'est pas l'arbre qui devie le train, mais la voie qui le contourne (et donc le train dévie ;-)).

Answer 7

Ils ont une masse, très faible, mais qui existe en théorie au moins. Toute matière a une masse. L'énergie des photons est tellement plus importante que leur masse qu'on la néglige.

Answer 8

On dit qu'ils n'ont pas de masse parce que la formule de la masse est celle-ci m=m0/racine(1-v2/c2)

Or leur vitesse est celle de la lumière, la seule solution des m0=0. Un peu tiré par les cheveux au point de vue mathématique, j'e conviens. Mais, ce n'est pas de moi

Answer 9

si si ils ont probablement une masse, rien à voir avec le spin de 2.
s'ils n'avaient pas de masse les trous noirs ne les courberaient pas.
apparemment tout ce qui sort du vide à une masse mais tellement négligeable qu'on peut l'admettre à 0, le neutrino de même.

amicalement

La relativité d'einstein est mise à mal en ce moment, elle serait qu'une partie d'une théorie plus vaste qui rassemblerait avec elle la physique quantique.

Answer 10

Les photons n'ont pas de masse au repos mais il en ont une à la vitesse de la lumière.Ce sont justement des particules qui constituent la lumière.Mais la lumière est aussi une onde!!
Comme quoi les photons ne sont pas forcément ceux que l'on croyait être!!Tout ça c'est de la physique quantique:
Cela n'obeit pas aux règles de la logique classique,ni du bon sens.Méfiance!!

Voir introduction à la :Physique Quantique,Cours BERKELEY chez DUNOD ou MASSON(editeur)..ou un autre..40€!?!

Faut pas se fier aux apparences!!Les photons:
Il se déplacent tout le temps à la vitesse de la lumière
et il n'ont pas le temps de s'arrêter pour en discuter,ils sont toujours préssés!!

Les photons ont aussi un spin(particularité de naissance)
que des gens très intelligents espèrent bien exploiter pour fabriquer des ordinateurs quantiques dans l'avenir,c'est pas encore au point,mais il y a des gaziers qui sont (bien)payés pour faire ça!

Les ordinateurs quantiques seront certainement beaucoup plus petits que ceux d'aujourd'hui,plus petit qu'une touche ou un interrupteur.Comment fera-t-on pour les allumer,mystère!!

Salut et à bientôt,pas trop de Physique Quantique..DANGER.....!!
Cela fait malheureusement mal au crâne!!Aïe