Tout d'abord, bonjour à tous. Je suis en Première S et cette année, je dois faire mes TPE. J'ai pour thème les nanotechnologies. Nous nous somme centrés sur leur utilités dans le domaine de l'électronique (nous traitons donc de la nanoélectronique). A cette échelle de la matière, de nouvelles lois apparaissent, que l'on appelle la mécanique quantique. Notre première partie traitent donc des lois fondamentales à cette échelle : effet tunnel, dualité onde-corpuscule, principe d'incertitude d'Heisenberg, états superposés, observation des électrons, et les fameux spin (si vous voyez d'ailleurs un autre élément à traiter, merci de me donner vos avis). La notion de spin me pose cependant des difficultés. Voila ce que j'ai déjà mis :

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Le spin S d'un objet est le nombre de rotations nécessaires afin qu'il revienne à sa forme d'origine. Il n'existe pas en physique classique. Ce nombre se trouve grâce à :

2pi
___
S

Un objet sans symétrie a un spin 1 car il doit effectuer une rotation de 2pi pour revenir à sa forme d'origine. Un objet complètement symétrique comme une sphère ne change pas pour n'importe quelle rotation. Son spin est considéré comme infini. Un objet tel qu'une dame de pique est de spin 2 car elle doit effectuer au moins un demi tour pour revenir à son état originel. Mais pour tout objet, une rotation de 2п permet toujours de revenir à la position de départ. Ils devraient donc tous être de spin 1.
Cependant, au niveau microscopique, certains objets nécessitent une rotation de 4pi pour revenir à leur position de départ, ce qui n'existe pas à notre échelle. On les nomme fermions, comme l'électron, qui a précisément le spin ½.

( http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=8044 )

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Je dis ici que les spin correspondent à l'angle de rotation nécessaire afin qu'un objet retrouve son état d'origine. Cherchant d'autres informations, je suis tomber là dessus...

http://forums.futura-sciences.com/physique/73989-spin-1-2-a.html

... qui remet en question tout ce que je viens de faire sur les spin. Pourriez vous me donner des explications sur leur nature et leur utilité ? Je ne suis qu'en première, alors si des experts passent sur le forum, je vous remercie d'avance de bien vouloir utiliser des termes que je puissent comprendre. ^^

Je vous remercie d'avance pour vos réponses.

Il me semble que quelqu'un avait dit sur ce forum qu'une approche plus formelle de la notion de spin nécessitait un niveau bac +5 en maths, donc pour l'instant j'ai bien peur que tu ne sois obligé de te contenter de l'analogie avec les rotations.

Cependant si quelqu'un pouvait apporter une autre image ave des mots simples, je suis également preneur ^^

Malheureusement, je crois que viper a raison (c'est peut-être moi qu'il cite d'ailleurs...) et qu'aborder (sérieusement) la notion de spin dans un TPE de première est mission impossible.

L'une des belle propriété de la mécanique quantique est qu'il n'est pas possible de la comprendre à l'aide d'image "classique" (car certaines de ses propriétés sont fondamentalement quantiques et différentes de tout ce qui existent en mécanique classique). Il faut donc se rabattre sur les définitions mathématiques. Et le spin est l'un des problèmes les pires dans ce genre.

Le mieux est peut-être de ne pas tenter d'entrer dans les détails plus qu'en disant que c'est une propriété quantique des particules, à laquelle on peut tout de même accéder (et manipuler). Comme ça tu pourras quand même parler de spintronique par exemple si tu le souhaite.

l'explication sur le lien est pas du tout....

ton explication du spin n'est qu'une méthode pédagogique pour essayer de faire saisir des notions complexes de modèles physique grace à l'analogie.
Rappel-toi, dans le même sujet, la première fois qu'un prof t'a parlé d'atome, il t'as sans doute présenter le modèle de Rutherford (orthographe improbable), avec les électrons qui gravitent autour du noyau. Tu sais a quel point ce modèle est loin de la réalité aujourd'hui. Dis-toi que l'écart entre ta définition du spin et le modèle du spin, l'écart est au moins aussi grand (difficile de comparer...).

oups. je voulais dire que le lien était pas mal du tout....

fac : C'est bon, on écrit bien Rutherford. Mais comme dit faire plus, la méca Q, c'est hard. A tel point qu'on ne commence réellement à l'aborder de loin ( et avec des précautions, toussa toussa...) qu'en 3è année. Alors au lycée... Mais c'est ambitieux ! Accroche-toi, et tu pourras faire un très bon TPE.

Bonne chance !

Merci beaucoup pour vos conseils. Je savais dès le début que la mécanique quantique était un sujet très difficile à aborder. Mais on est (presque) obligé d'en parler, au moins des principaux principes qui reviendront dans notre TPE. Les spin en font partie. J'ai donc du "résumer" en termes simples (donc en faisant une analogie) leur principe. Voilà ce que j'ai réussis à tirer de mes différentes sources.

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=8044
http://forums.futura-sciences.com/physique/270581-quest-spin-termes-vulgarises-pedagogiques.html

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Le spin S d'un objet est le nombre de rotations nécessaires afin qu'il revienne à sa forme d'origine. Il n'existe pas en physique classique. Ce nombre se trouve grâce à :

2pi
____
S

Si le spin existait à notre échelle, un objet sans symétrie aurait un spin 1 car il devrait effectuer une rotation de 2pi pour revenir à sa forme d'origine. Un objet complètement symétrique comme une sphère ne change pas pour n'importe quelle rotation. Son spin serait donc considéré comme infini. Un objet tel qu'une dame de pique serait de spin 2 car elle devrait effectuer au moins un demi tour pour revenir à son état originel. Donc pour tout objet, une rotation de 2pi permettrait toujours de revenir à la position de départ. Ils devraient donc tous être de spin 1.
Cependant, au niveau microscopique, certains objets ne retournent pas à leur état d'origine avec une rotation de 2pi. Leur spin n'est pas entier. Ce sont les fermions, qui nécessitent une rotation de 4pi et qui sont de spin ½. Les fermions comportent les particules telles que les électrons, les protons et les neutrons. Les électrons ont d'ailleurs un spin d'exactement ½. Les électrons ont cependant une particularité.

En raison de la dualité onde-corpuscule, les particules peuvent être définie comme des ondes. Elles se propagent et sont donc définies par deux grands cas : les ondes scalaires (ondes acoustiques de pression par exemple, définies par une valeur variable dans l'espace et le temps) et les ondes vectorielles (ondes électromagnétiques dans la matière par exemple, définies par un vecteur). Elles sont définies par N composantes, avec :

N = 2S + 1

Pour l'électron, S = ½, donc N vaut 2. Il y a donc deux composantes pour l'électron, qui peut ainsi se trouver dans deux états, qui sont |flèche du haut> (ou plus simplement positif) ou bien |flèche du bas> (ou plus simplement négatif). Deux états, qui ont débouché sur l'émergence de la spintronique (ou électronique de spin) utilisant les deux état de l'électron pour stocker les informations. Cette application sera étudié plus loin dans notre TPE.

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Je sais que cela va en rendre aveugle plus d'un, mais est-ce-que je résume assez bien les spin pour atteindre l'idée de la spintronique ou je suis totalement à côté de la plaque ? Merci encore pour votre aide. ^^