Existe-t-il une sphère parfaite?


Meilleure réponse

ce qui suit est un copier-coller de Stack Exchange,

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Souvent en physique, les objets sont approximés comme sphériques. Cependant, des objets parfaitement sphériques existent-ils réellement dans la nature?

Oui, avec quelques qualificatifs. Par exemple, un atome 4He parfaitement isolé dans son état fondamental est une sphère parfaite selon le modèle standard de la physique des particules. Cela sensuit parce que le noyau est dans un état de spin zéro et que les électrons se couplent également pour un spin zéro. En mécanique quantique, un spin nul est invariant sous une rotation, ce qui signifie que cest « une sphère parfaite.

Il y avait, cependant, quelques qualificatifs ci-dessus. (1) Latome doit être parfaitement isolé. En réalité, nous ne pouvons pas complètement protéger nimporte quelle région de lespace des champs électriques, magnétiques et gravitationnels, donc à un certain niveau, ceux-ci provoqueront une distorsion de latome. (2) Ceci est conforme au modèle standard, qui, nous le savons, se décompose à un certain niveau.

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au niveau macroscopique,

imaginez une sphère parfaite

tout dabord, il ne semble pas probable que vous puissiez la protéger de tout autre objet

leur attraction gravitationnelle non uniforme sur les atomes constituants ne le sera pas laissez-le rester sphérique

alors que se passerait-il si aucun instrument de mesure disponible aujourdhui ne pouvait détecter cette non-uniformité!

même si vous pouviez – hypothétiquement – léloigner de lattraction gravitationnelle de chaque autre objet,

la gravité de la terre sera toujours là

vous devrez préparer cette sphère quelque part dans lespace

effet gravitationnel non uniforme sur différents points de la sphère la fera sécarter de la sphéricité parfaite

Réponse

Cette question me ramène à plus dun demi-siècle.

Cest-à-dire en commençant ma thèse recherche – une expérience sur les propriétés magnétiques dun rare-ea rème composé qui avait un intérêt théorique mineur à lépoque, javais besoin de minuscules sphères monocristallines polies du matériau pour mon expérience prévue. Le problème, bien sûr, était quil ny avait pas encore publié (du moins que que jai trouver) toute recherche sur les monocristaux de ce composé de terres rares – beaucoup moins sur les sphères monocristallines. Ce nest pas comme si je pouvais simplement commander des échantillons.

Donc, après de nombreuses méthodes différentes, jai finalement pu synthétiser ce composé, le séléniure deuropium – (tout en remplissant notre tout nouveau bâtiment de physique avec du séléniure dhydrogène petites heures un matin, mais cest une autre histoire) – et voici, il y avait de minuscules cristallites dans cet échantillon et la diffraction des rayons X a vérifié que cétait la bonne substance. La bonne nouvelle dans tout cela était que javais besoin de cristaux minuscules, des plus gros nauraient pas aidé. La mauvaise nouvelle, bien sûr, était que javais besoin de sphères, pas de minuscules morceaux.

Un collègue et moi avons conçu un tout petit gobelet dans lequel je pourrais placer certains de ces cristallites et espérer quen les faisant tomber un jour ou deux ou trois, peut-être, peut-être, un ou plusieurs tomberaient dans des sphères – un peu de la façon dont les roches de la rivière deviennent lisses et rondes (ish) avec le temps. Et si je faisais cela assez de fois et que jexpérimentais suffisamment, et que jétais très prudent et sélectif, je pourrais peut-être obtenir un ou plusieurs de ces cristaux façonnés en sphères – sans les avoir rompus avec tout le tumbling.

Quand je pensais avoir quelque chose dutile, je pouvais les mettre dans une boîte de Pétri et voir sils semblaient rouler sans à-coups. Si lun dentre eux le faisait, je regarderais ces cristaux sous un microscope binoculaire pour voir si certains étaient sphériques. Sils semblaient lêtre, je pourrais même les photographier au microscope pour obtenir des mesures – les faire pivoter et les photographier à nouveau. Les meilleurs échantillons étaient plutôt bons – pas des sphères parfaites , mais plutôt bons – avec leurs diamètres les plus grands et les plus petits ne différant que denviron 1\%. Pas mal car leurs diamètres nétaient que denviron un dixième de millimètre – à peu près la même épaisseur quun cheveu humain.

Voici – une sphère monocristalline dEuSe de 0,1 mm de diamètre:

Même avec une allocation dassistant de recherche il y a plus de cinquante ans, le prix par livre de cette sphère – un petit point dans une boîte de Pétri – aurait été assez raide!

Lorsque vous vous lancez dans un projet de recherche expérimentale, vous ne savez jamais dans quoi vous allez vous engager.

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