Loi de conservation
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lettre i
En physique, une loi de conservation déclare qu'une propriété mesurable particulière d'un système physique isolé ne change pas pendant que le système évolue. La liste suivante est une liste partielle des lois de conservation qui ne se sont jamais avérées inexactes:
- conservation de l'énergie (masse y compris) relativité restreinte
- conservation de la masse
- conservation de la quantité de mouvement
- conservation du moment angulaire
- conservation de la charge électrique
- conservation de la charge de couleur
- conservation du flux magnétique
- conservation de l'énergie
Il y a des lois de conservation plus subtiles en physique des particules comme ceux de la rotation, du nombre de baryons et plus récemment du nombre d'étrangeté.
Le théorème de Noether exprime l'équivalence qui existe entre les lois de conservation et l'invariance des lois physiques en ce qui concerne certaines transformations (typiquement appelées symétries). Ce théorème ne s'applique qu'aux systèmes descriptibles par un lagrangien. Il y a un théorème analogue pour la mécanique hamiltonienne. Par exemple, l'invariance temporelle implique que l'énergie est conservée, l'invariance par translation implique que la quantité de mouvement est conservée, et l'invariance par rotation implique que le moment angulaire est conservé.
Quelques lois de conservation sont généralement correctes, mais certaines exceptions ont été observées. C'est, par exemple, le cas avec la violation de la conservation de parité; apparemment l'univers est chiral, c'est-à-dire qu'il a une préférence entre la droite et la gauche.
Quelques remarques sur ces notions
On parle improprement de lois de conservation alors qu'il serait plus précis de dire « principe de conservation ». Une loi est une relation établie. exemple: la relation d'Einstein entre masse et énergie.
Un principe est un résultat supposé vrai tout simplement parce qu'aucune expérience n'a jamais démontré que ce résultat est faux. Historiquement, plusieurs fois, la conservation de l'énergie a semblée être mise en défaut... et cela a conduit à la découverte de nouvelles formes d'énergies. C'est le non-respect de la conservation de la quantité de mouvement lors de désintégration radioactive dites bêta qui a conduit à imaginer une particule appelée neutrino supposée emporter la quantité de mouvement manquante et il a fallut des décennies pour confirmer l'existence de cette particule qui n'avait à priori ni charge ni masse ni interaction qui permettait de la « voir ». Son existence n'était justifiée que pour pérenniser la « loi de conservation de la quantité de mouvement ».
La notion de conservation est relativement simple à comprendre:
Si on met dans un volume quelque chose et que l'on ferme bien la boite, l'on s'attend, lorsqu’on la re-ouvrera ultérieurement, à y retrouver ce qu'on y a mis. Ceci en physique s'appelle un principe de conservation. Si on ne retrouve pas tout, c'est que une partie a pu sortir sous une forme ou une autre ou même que ce qui manque (ou est en plus) a changé de forme et qu’on ne s'en est pas rendu compte:bref, l'énergie totale se conserve.
Ce principe est tellement fort en physique qu’à chaque fois qu'il a parut ne pas être vérifié cela a conduit à des découvertes importantes. -la radioactivité a un temps été interprétée comme la ré-émission de quelque chose qui était reçu de l'extérieur et l'explication est venue de l'équivalence masse énergie.
L'énergie dans un volume est donc d'office conservée, par principe, et si elle diminue dans le volume, c'est que une partie en est sortie... ou qu'elle s'est transformée en une autre forme de l'énergie.