Raie a 21 centimetres

Raie a 21 centimetres

Raie à 21 centimètres

En astronomie, l'expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d'onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d'onde est produit par de grands nuages dhydrogène atomique (neutres). Le processus physique sous-jacent est la transition atomique entre les deux sous niveaux de la structure hyperfine du niveau fondamental de latome dhydrogène.

Explication

L'atome dhydrogène est l'atome le plus simple de lunivers : son noyau est constitué dun seul proton de charge électrique positive autour duquel ne tourne qu'un seul électron de charge négative. La mécanique quantique montre que cet électron possède des orbites possibles bien définies autour du noyau. Elles sont identiques pour tous les atomes dhydrogène. Ces orbites sont appelées « niveaux dénergie ». Le niveau dénergie le plus faible (et donc le plus stable) correspond à lorbite la plus proche du noyau : cest le niveau fondamental. Lélectron occupe cette orbite quand aucun agent extérieur ne vient lexciter.

L'électron parcourt donc son orbite autour du noyau mais en plus tourne sur lui-même en un mouvement de rotation appelé « spin ». Le spin est une propriété commune à toutes les particules, donc le proton qui constitue le noyau a son propre spin, son propre axe de rotation. Or lélectron peut adopter les deux sens de rotation tantôt dans le même sens que le proton, tantôt dans le sens contraire. Il se trouve que lorsque lélectron et le proton ont le même sens de rotation (des spins parallèles), lénergie de lélectron est très légèrement supérieure à lautre cas de figure les spins sont dits « anti-parallèles ». La structure des niveaux atomiques liée aux possibles valeurs que peut prendre le spin, plutôt qu'aux niveaux d'énergie eux-mêmes est appelée structure « hyperfine ».

Les deux états de l'électron

Quand lélectron saute du sous-niveau le plus haut sur le sous-niveau plus bas (c'est-à-dire qu'il change d'un spin parallèle à un spin anti-parallèle), il restitue lénergie égale à la différence entre les deux sous-niveaux sous forme de lumière (c'est-à-dire d'onde électromagnétique). La différence dénergie entre ces deux sous niveaux étant très faible, de lordre de 10-6 électron-volt, la radiation se situe dans les micro-ondes à 21 cm de longueur donde. Cela correspond à une fréquence de 1420,4 MHz. Cette transition atomique entre ces 2 sous niveaux a une très faible probabilité de se produire : un atome dhydrogène l'électron est dans le niveau supérieur mettra plusieurs millions dannées à tomber spontanément au niveau inférieur. Malgré cela, le nombre d'atomes d'hydrogène dans l'univers, et en particulier dans le milieu interstellaire est tel que cette transition est souvent observée, et que la raie a une forte intensité (correspondant à la somme de toutes les transitions dans un laps de temps donné). De plus, les collisions entre atomes d'hydrogène favorisent cette transition. De la même manière, la probabilité de collision est extrêmement faible, mais le nombre d'atome présents est suffisamment grand pour qu'au total, le nombre de transitions soit non négligeable.

Dans le cas l'hydrogène est sous sa forme moléculaire, notée H2, deux atomes d'hydrogènes sont liés par les nuages électroniques (ils se prêtent mutuellement leur électron), les deux sous-niveaux sont remplis en permanence. Dans ce cas aucune transition atomique nest possible car les lois de la mécanique quantique interdisent à 2 électrons de se trouver sur le même sous-niveau. Cest le Principe d'exclusion de Pauli.

Voir aussi

  • Portail de la physique Portail de la physique
  • Portail de l’astronomie Portail de lastronomie
Ce document provient de « Raie %C3%A0 21 centim%C3%A8tres ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Raie a 21 centimetres de Wikipédia en français (auteurs)

Игры ⚽ Нужна курсовая?

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Raie À 21 CENTIMETRES — Raie à 21 centimètres En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est… …   Wikipédia en Français

  • Raie À 21 Centimètres — En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est produit par de grands… …   Wikipédia en Français

  • Raie à 21 CENTIMETRES — Raie à 21 centimètres En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est… …   Wikipédia en Français

  • Raie à 21 centimetres — Raie à 21 centimètres En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est… …   Wikipédia en Français

  • Raie à 21 centimètres — En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est produit par de grands… …   Wikipédia en Français

  • Raie Hyperfine — Raie à 21 centimètres En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est… …   Wikipédia en Français

  • Raie hyperfine — Raie à 21 centimètres En astronomie, l expression raie à 21 cm désigne la raie spectrale en émission de longueur d onde égale à 21 cm, et donc détectée dans le domaine des ondes radio. Le rayonnement électromagnétique à cette longueur d onde est… …   Wikipédia en Français

  • Raie (homonymie) —  Pour les articles homophones, voir RE, Ret et Ray (homonymie). Cette page d’homonymie répertorie les différents sujets et articles partageant un même nom. Sur les autres projets Wikimedia  …   Wikipédia en Français

  • GALAXIE (LA) — Les étoiles ne sont pas réparties au hasard dans l’Univers. Elles se groupent en ensembles que l’on nomme galaxies. On distingue habituellement la Galaxie, ou Voie lactée, à laquelle appartient le Soleil, des autres galaxies, autrefois appelées… …   Encyclopédie Universelle

  • GALAXIES — L’observation à l’œil nu d’un ciel constellé d’étoiles montre que celles ci ne sont pas réparties au hasard: elles tendent à se regrouper en une longue écharpe laiteuse qui parcourt la voûte céleste d’un bord à l’autre de l’horizon, et que nos… …   Encyclopédie Universelle

Share the article and excerpts

Direct link
https://fr-academic.com/dic.nsf/frwiki/1406400 Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”