Théorème spin-statistique

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Le théorème spin-statistique relie le spin d'une particule et le type de statistique qu'elle suit. Selon lui, les particules de spin entier sont des bosons, alors que les particules de spin demi-entier sont des fermions.

Présentation

Le théorème spin-statistique est le théorème selon lequel, dans un espace tridimensionnel, les particules élémentaires de spin demi-entier obéissent à la statistique de Fermi-Dirac ; et celles de spin entier, à la statistique de Bose-Einstein[1].

La théorème n'est pas valable en une ou deux dimensions[2]. Il ne s'applique pas nécessairement à des systèmes qu'on ne peut pas considérer comme élémentaires[2].

Histoire

Il a été formulé pour la première fois en 1939 par Markus Fierz[3] et reformulé en 1940 par Wolfgang Pauli[4] puis Julian Schwinger en 1950 et Richard Feynman[5].

Dans son Cours de physique, Feynman déplore que ce théorème, bien qu'étant probablement l'un des plus importants de la physique moderne, soit aussi l'un des plus difficiles à expliquer de manière simple. La manière la plus simple — pour le cas de spin 1/2 — utilise les animations mentionnées en liens.

Le théorème est ainsi désigné à la suite de Raymond F. Streater et Arthur S. Wightman (-).

Notes et références

  1. ↑ Taillet, Villain et Febvre 2018, s.v. spin-statistique (théorème), p. 687, col. 1-2.
  2. ↑ a et b Taillet, Villain et Febvre 2018, s.v. spin-statistique (théorème), p. 687, col. 2.
  3. ↑ Fierz 1939.
  4. ↑ Pauli 1940.
  5. ↑ R.P. Feynman Quantum Electrodynamics, Basic Books, 1961

Voir aussi

Bibliographie

  • [Fierz 1939] (de) Markus Fierz, « Über die relativistische Theorie kräftefreier Teilchen mit beliebigem Spin », Helvetica Physica Acta, vol. 12, no 1,‎ , p. 3-37 (DOI 10.5169/seals-110930, Bibcode 1939AcHPh..12....3F, lire en ligne [PDF]).
  • [Pauli 1940] (en) Wolfgang Pauli, « The connection between spin and statistics », Physical Review, 2e série, vol. 58, no 8,‎ , p. 716-722 (DOI 10.1103/PhysRev.58.716, Bibcode 1940PhRv...58..716P, zbMATH 0027.18904, résumé, lire en ligne [PDF]).
  • [Borrelli 2009] (en) Arianna Borrelli, « Spin-statistics theorem », dans Daniel Greenberger, Klaus Hentschel et Friedel Weinert (éd.), Compendium of quantum physics : concepts, experiments, history and philosophy, Berlin et Heidelberg, Springer, hors coll., , 1re éd., 1 vol., XVI-901, ill. et fig., 16 × 24 cm (ISBN 978-3-540-70622-9 et 978-3-662-51795-6, EAN 9783540706229, OCLC 690468920, DOI 10.1007/978-3-540-70626-7, SUDOC 138465878, présentation en ligne, lire en ligne), p. 733-736 (DOI 10.1007/978-3-540-70626-7_206).
  • [Taillet, Villain et Febvre 2018] Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Louvain-la-Neuve, De Boeck Supérieur, hors coll. / sciences, , 4e éd. (1re éd. ), 1 vol., X-956, ill. et fig., 17 × 24 cm (ISBN 978-2-8073-0744-5, EAN 9782807307445, OCLC 1022951339, BNF 45646901, SUDOC 224228161, présentation en ligne, lire en ligne), s.v. spin-statistique (théorème), p. 687, col. 1-2.

Liens externes

  • Animation du "truc de la ceinture", montrant qu'une ceinture possède les mêmes propriétés qu'une particule avec spin 1/2
  • Animation modifiée du "truc de la ceinture", montrant que deux particules avec spin 1/2 sont des fermions
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