Effets physiques des OVNI sur des véhicules automobiles

[Benjamin.dResponsable du forum]

1. Interaction photon-électron
dans les solides ; Une définition de travail :
"l'antiphotoconductivité"



1.1 Introduction sur le "nom"




Les rappels instructifs que nous allons faire sur
les interactions connues photon-électron dans les solides ne
sont pas épistémologiques. Ils sont seulement une
remise en mémoire utile.


D'autre part, et cela a une importance plus
considérable qu'il n'y parait, il faut désormais
affecter "un nom", accordé véritablement
selon nature, au phénomène que nous cernons dans ce
travail. Dans le contexte électromagnétique qui est
envisagé ici, il s'agit de l'interaction d'onde(s)
électromagnétique(s) avec des porteurs de charges
électriques dans leurs environnements spéciaux. Les
porteurs de charges électriques sont en général
des électrons, mais d'ailleurs ils peuvent aussi être
des "trous" ou des ions. L'"environnement", lui,
peut être vu comme les conditions de contraintes réalisées
par la matrice d'un matériau (où des phénomènes
généraux de transport peuvent avoir lieu), et aussi
comme des contraintes, dans un sens large, dues supplémentairement
à la présence de champs électriques et/ou
magnétiques statiques, ou même impulsionnels, présentant
certains avantages.


Un nom est beaucoup plus qu'un simple résumé,
et ici tout porte à définir une ANTIPHOTOCONDUCTIVITÉ.
Elle sera d'ailleurs de deux types seulement. Nous le verrons plus
loin.


Cela ne résout pas tout - ou même
rien - mais dire qu'une particule est un électron ne
résout pas non plus ses interactions ondulatoires avec la
matière. Au moins, on sait, à une certaine échelle
de connaissance, de quoi on parle (vaguement). L'"explication"
vient parfois longtemps après ...

1.2 Nature quantique et particularités
liées aux phénomènes photoélectriques
dans les solides




Avant de rappeler, dans leurs principes, les actes
photoélectriques pouvant se produire dans les solides,
indiquons qu'en général les exposés de base sont
faits sur des systèmes à organisation spatiale
périodique (cristaux) où l'on peut déduire des
propriétés d'ensemble à partir d'unités
élémentaires composantes grâce à
l'introduction du concept de "quasi-particule" (voir plus
loin).


Bien entendu, dans des systèmes aussi
complexes qu'un fil conducteur tordu dans tous les sens, on perd un
tas de propriétés dont, par exemple, celle d'invariance
par translations liées au réseau. Cependant, des
concepts fondamentaux, issus d'études remarquables sur les
cristaux, peuvent être généralisables, si l'on
peut dire. Des extensions se font maintenant sur des systèmes
aussi complexes que des systèmes biologiques d'agrégats,
et les notions fondamentales peuvent être conservées
comme point de départ de compréhension, telles que
phonons, excitons,... - excitations élémentaires
quantiques -, alors que, par essence, des oscillations
collectives telles que les plasmons n'ont pas là la même
importance (voir plus loin).


Cela dit, il faut maintenant insister sur la nature
quantique des phénomènes (et leurs particularités)
photoélectriques connus, et dûment utilisés, dans
les solides. Ils dépassent ceux liés à des
notions purement atomiques et moléculaires isolées.


Tout d'abord, rappelons que c'est bien la théorie
quantique qui fut mise à contribution pour rendre compte
correctement de l'effet photoélectrique externe (voir plus
bas).


Dans une substance soumise à l'effet d'une
onde électromagnétique, il se produit en général
des transitions quantiques dues aux actes d'interactions des
électrons et aussi des quasi-particules. La structure des
états électroniques de la substance est aussi un
facteur important. Il est nécessaire de quantifier les
mouvements collectifs possibles, de passer à l'examen des
quasi-particules et de présenter le rayonnement optique sous
forme quantique, c'est-à-dire sous forme de photons. Et ceci
si l'on veut décrire correctement les phénomènes
photoélectriques.


Aux états électroniques liés
(c'est-à-dire "strictement autour" des noyaux fixes)
s'ajoutent en outre, pour les électrons, des états
quantiques dans des "bandes" (où des électrons
sont mis en commun par le solide). Ces états sont
caractérisés, en particulier, par une loi de dispersion
spécifique :
,

énergie de l'électron et

son vecteur d'onde et par un éventuel degré de
dégénérescence pour les ensembles électroniques
sis dans les bandes de conduction.


D'autre part, les transitions bande-bande,
impureté-bande et bandeétat
de mouvement libre jouent un rôle très important dans
les corps solides et surtout dans les semi-conducteurs (qui ne nous
intéressent que peu ici) et les diélectriques
(=isolants) dont le rôle est loin d'être évident
dans les problèmes d'interactions "OVNI" qui nous
occupent.


Finalement, il faut voir que dans le cas général,
l'interaction photon-électron dans les cristaux (et
dans les solides moins organisés), s'effectue avec la
participation de quasi-particules. Les phonons (quanta
vibrationnels, si l'on veut), par exemple, confèrent un
caractère original aux transitions indirectes dans les corps
solides. Comme, en outre, il y a une multitude d'actes élémentaires
d'interaction photon-électron qui sont déphasés
(dans le temps) et séparés spatialement, cela peut par
exemple occasionner des problèmes spécifiques à
une accumulation d'effets élémentaires dans l'espace
(importance en optique non linéaire). Ainsi, l'on voit que
l'interaction photon-électron peut être beaucoup plus
riche et complexe que dans une assemblée "pure"
d'atomes ou de molécules (exemple : l'atmosphère
terrestre).


Quelques rappels s'imposent ici sur les
quasi-particules pour une compréhension de principe facilitée
au cours des textes suivants.

1.3 Rappel succinct sur les quasi-particules




On définit souvent un cristal comme un gaz de
quasi-particules. Elles ne sont, bien entendu, pas à confondre
avec les particules réelles (électrons, atomes ionisés
ou non) qui constituent le matériau. On peut dire que les
quasi-particules sont un modèle "corpusculaire" de
mouvements ondulatoires collectifs pouvant exister au sein des
solides. Leur concept est issu de la quantification des ondes de
propagation possible dans une structure spatialement périodique
ou, au pire, dans une structure possédant un certain degré
d'organisation.


L'existence d'une structure macroscopique entraîne
celle des quasi-particules. Il est ainsi hors de sens de vouloir
extraire une quasi-particule d'un cristal, qui seul justifie le
concept.


L'avantage de ce concept descriptif de
quasi-particule (ou d'excitation élémentaire) permet,
dans les calculs, de réduire la dynamique compliquée
d'un grand ensemble de particules réelles en interaction forte
à une dynamique plus simple : celle d'un gaz de
quasi-particules.


Quelques exemples :

1.3.1 Quasi-particules d'origine collective

• Un réseau en vibration
  thermique donne naissance à des ondes normales : leur
  quantification (mise sous forme canonique d'un certain hamiltonien)
  donne lieu à des phonons ("quanta d'énergie
  vibrationnel", si l'on veut)
  
• Dans un matériau à
  structure magnétique ordonnée (ferromagnétique
  par exemple), des "mouvements collectifs" peuvent
  apparaître sous la forme d'ondes dite de spins,
  liées aux modifications de l'orientation des moments
  magnétiques (spins) des ions de la structure. Leur
  quantification introduit le concept de magnons.
  
• Dans des plasmas électron-trou, des mouvements
  collectifs peuvent exister dus à la variation de densité
  du plasma, d'où le concept de plasmon (voir "Rappels
  d'optique"), etc. ...
  

1.3.2 Quasi-particules d'origine
individuelle




L'absorption de photons par des diélectriques
(et aussi des semi-conducteurs) peut provoquer l'apparition de paire
électron trou. Les éléments de la paire créée
peuvent être indépendants et participer séparément
l'un de l'autre au transport de charge électrique ().


S'ils sont couplés (),
liés par une énergie

on appelle alors la paire un exciton. Il est, en gros,
électriquement neutre, mais peut être vu comme un
accumulateur d'énergie atomique, capable de transporter
l'énergie d'un point à un autre du cristal (caractère
ondulatoire). Indiquons que la formation des excitons explique
l'absorption de la lumière dans les diélectriques qui
n'entraîne pas de photoconductivité ! Des
recombinaisons électron-trou sont possibles soit radiativement
(émission de photon), soit non radiativement (avec création
de phonons, etc....).


Pour terminer brièvement, disons que toutes
les interactions entre particules et quasi-particules sont possibles
et donnent naissance à d'autres quasi-particules :

• électron à
  phonon ð polaron
  
• électron à
  électron ð plasmon
  
• photon à
  phonon ð polariton
  
• etc....
  

1.4 Les conducteurs et les isolants :
leurs bandes schématiques




Les deux figures classiques ci dessous (aide-mémoire
visuel) schématisent simplement les différences de
principe entre conducteurs usuels et isolants usuels. Les ordonnées
sont en énergies (E). Quelques remarques importantes
sur les isolants suivent.




Figure 1 - Conducteur usuel




Figure 2 - Isolant usuel


Pour les diélectriques (les isolants), des
électrons mis en commun dans les bandes occupées
peuvent certes se déplacer dans le solide mais pas
suffisamment pour assurer une conduction électrique. Il faut
une "possibilité de déplacement" dans
l'échelle des énergies (contrainte quantique). Une
conduction qui correspond au pilotage de porteurs en charge
électrique modifie une composante de vitesse (d'où
vitesse de dérive), donc l'énergie. Dans le cas d'une
bande entièrement occupée (en "restant" dans
ses limites relatives), l'accroissement d'énergie est
impossible, d'où cette propriété d'être
"isolant". Par contre, si la largeur

n'est pas trop grande (),
un saut quantique "à travers" la bande interdite est
possible, est l'isolant peut devenir un semi-conducteur et, là,
les phénomènes peuvent devenir très complexes,
et nous devons ici les laisser de côté.

1.5 les trois types de phénomènes
photoélectriques dans les solides




On distingue l'effet photoélectrique
externe (émission - arrachement - d'électrons
appelés photo-électrons, par des cristaux sous l'effet
d'absorption de photons) et l'effet photoélectrique interne
qui se réduit en deux sous-cas (dû au changement de la
répartition par états à l'intérieur du
cristal).

1.5.1 L'effet photoélectrique externe




Dans les métaux "usuels" (ou
conducteurs), l'effet photoélectrique externe est lié à
l'absorption de photons par les électrons de conduction.


Dans les isolants (et les semi-conducteurs) ce même
effet est lié à celle par les électrons dans la
bande de valence, aux impuretés et aux états de
surface. En dessous d'un seuil de pulsation limite (dépendant
d'un grand nombre de paramètres - actuellement),
dite aussi limite rouge
,
l'énergie absorbée est inférieure au travail de
sortie

des photoélectrons, et il n'y a pas d'effet photoélectrique.


La caractéristique spectrale j d'une
surface émettrice (rapport du nombre de photoélectrons
émis au nombre de photons absorbés) est d'ailleurs
corrélée avec le coefficient de réflexion R.
Voir la courbe infrarouge pour l'or.




1.5.2 L'effet photoélectrique interne




Cet effet peut se produire dans les diélectriques
(et les semi-conducteurs). Les conséquences connues en sont :

• l'apparition d'excitons ;
  
• une variation de la résistivité
  (apparition d'une photoconduction) ;
  
• l'apparition de
  photoluminescence ;
  
• l'apparition de force électromotrice (voir aussi le
  paragraphe "Magnétorésistance" sous la
  rubrique "Effets spéciaux connus de la physique du
  solide").
  

Les transitions quantiques électroniques qui
donnent naissance à cet effet interne sont multiples. On peut
distinguer des passages :

• de la bande de valence à la
  bande de conduction ;
  
• de la bande de valence aux niveaux
  d'impuretés ;
  
• des niveaux d'impuretés à
  la bande de conduction ;
  
• de bande de valence, via les
  niveaux d'impuretés, à bande de valence ;
  
• et les passages entre niveaux d'impuretés.
  

[Benjamin.dResponsable du forum]

Les quasi-particules mises en jeu dans ces
transitions sont principalement des phonons.


Dans un cas isotrope, et dans le cas de porteurs de
charge qui sont des électrons et des trous, la conductivité
électrique peut s'écrire :

avec :

• u_e :
  mobilité de l'électron.
  
• u_p : celle
  du trou.
  
• n_e et n_p : leurs
  concentrations.
  

La contribution des photons à la conductivité
peut introduire des variations (notation habituelle par le signe
)
dans l'une ou l'autre des quantités u ou n,
ainsi que l'on peut le voir en prenant la différentielle
totale de l'expression ci-dessus. La conséquence est une
variation positive de la conductivité dans les
phénomènes expérimentaux jusqu'ici rencontrés
par les physiciens, c'est pourquoi l'on parle de photoconductivité.
Deux cas schématisés peuvent se produire :

• Variation (positive) de la
  conductivité par suite de la concentration des porteurs de
  charges, et l'on parle de photoconductivité de
  concentration :
  
  À
  la suite de l'absorption de photons, il y a alors des modifications
  dans les concentrations des porteurs de charges qui contribuent au
  transport d'un courant électrique. Elles peuvent résulter
  de transitions "intrinsèques" entre bandes ou de
  transition "extrinsèques" impureté-bande.
  Une des rares études véritablement approfondies,
  dans le contexte OVNI, d'un
  négatif, comme conséquence d'un
  négatif, est résumée et analysée par ailleurs dans cette
  note sous le titre "Idées théoriques actuelles
  sur les interférences OVNI-véhicule automobile".
  L'étude porte en fait sur des cas plutôt
  particularisés, notamment des conducteurs appartenant à
  la classe des métaux de transition, où les
  échelonnements de bandes en énergie présentent
  des caractéristiques spéciales. Aucun essai, à
  notre connaissance, n'a été fait jusqu'à
  présent sur un négatif pour des conducteurs ordinaires.
  
• Photoconductivité de mobilité :
  La
  photoconductivité (et il faut toujours entendre
  "augmentation" de la conductivité) peut aussi
  apparaître comme conséquence de transitions
  électroniques dans les limites de la bande de conduction. Les énergies des photons nécessaires peuvent être
  assez petites pour agir sur les électrons, mais là le nombre de porteurs de charges reste inchangé, seule leur
  mobilité varie. La relation suivante (cas où seule la
  mobilité des électrons varie) exprime ainsi l'effet
  des photons sur la conductivité ().
  
  
  
  Dans le contexte OVNI, l'idée - au moins -
  d'agir sur la mobilité (),
  par freinage de rayonnement a été exprimée
  d'une manière qu'il faut croire implicite, mais pas dans des
  rapports suffisamment satisfaisants avec les acquis de la physique
  quantique du solide.
  La mobilité, électronique en
  particulier, reflète d'ailleurs l'image de la "viscosité"
  du quasi-gaz électronique, et donc de certains temps de
  relaxation phénoménologiques, où "libre
  parcours moyen" et effet de peau ont sans doute un rôle
  décisif à jouer lors de l'interaction OVNI
  conducteur
  (voir la rubrique "L'effet de peau" dans cette note).
  On
  pourrait donner maintenant les principes des représentations
  schématiques et les particularités des transitions
  bandes à bandes directes ou indirectes. Nous préférons
  faire ces rappels dans le texte concernant les plasmons.
  

1.6 Une définition de travail :
"l'antiphotoconductivité"




Cela nous permet en fait d'aborder enfin le problème
du nom de l'effet physique s'exprimant lors d'interaction OVNI

conduction électrique, et dans le seul contexte
électromagnétique envisagé ici.


Au vu de ce que nous venons d'examiner ci avant, la
définition est presque évidente, à savoir :

Effet d'ANTIPHOTOCONDUCTIVITÉ

()

Qu'avons-nous rencontré comme effets
photoélectriques précédemment qui nous
permettent d'envisager leurs "antiphénomènes "?

• L'effet photoélectrique
  externe :
  Des photoélectrons sont arrachés à
  la surface d'un métal. On peut dire, peut-être dans une
  limite en pratique peu réalisable, qu'arracher des électrons
  à un conducteur en fonctionnement, et suivant une
  certaine constante de temps, peut tout à fait diminuer sa
  conductivité. Ainsi, l'effet photoélectrique externe
  se "transforme" ici en fait en une antiphotoconductivité
  de concentration (de porteurs de charge).
  
• L'effet photoélectrique interne :
  Nous avons
  vu qu'il y avait deux cas possibles, en relation avec la mobilité
  et la concentration. Ceci nous impose deux définitions
  corollaires : antiphotoconductivité de mobilité
  et antiphotoconductivité de concentration.
  

Comme nous l'avons déjà dit, cela ne
semble rien résoudre que de donner des noms, mais de toute
façon, il faut bien le faire (avant... ou après !).
On pourrait aussi, suivant les dénominations créées
et usitées de "magnétorésistance"
etc...., suivre le même chemin. Seulement, des notions telles
que photorésistance de mobilité ou de concentration ont
un aspect quelque peu obscur. Songeant aussi en outre à ce que
l'on demande sur la qualité du titre d'un article scientifique
(concision, mots-clefs, synthétisme,...), nous garderons
actuellement les deux définitions précédentes
sur l'antiphotoconductivité, qui serviront par la suite sans
ambiguïté.


Pour terminer, rappelons, à la lumière
schématique des rappels qui ont été faits sur
ces phénomènes de transitions quantiques dues à
des absorptions par des solides, qu'il ne serait pas inutile, dans le
futur, d'examiner en détail les processus possibles de retour
à l'état initial des conducteurs électriques
après la cessation de l'interaction "OVNI". Il peut
s'y trouver des phénomènes transitoires de réémission
indirecte (phosphorescence), de transitions radiatives ou non
radiatives, etc.... sans parler d'effets physiologiques consécutifs
possibles sur les témoins.

http://www.cvni.net/abc/rip2/r4/index.html