trou noir et supraconducteur

[Yoop]

Bonjour,

Je me poseai la question suivante, comment ca se fait que à l'échelle de la physique des particule, la force électromagnétique permette des attractions et répulsions alors que à l'échelle de l'univers il n'y est qu'une force d'attraction à l'œuvre ?

Et cela m'a mené a une autre question :
Les trous noir pourrait t'il connaitre un état supraconduteur?

J'ai lue qu'un trou noir aurait une température qui tendrai vers le gros froid --> selon hawking, est ce suffisant pour créer un supraconducteur ?
Les notions de trous noir et de supraconducteur étant mal défini a l'heure actuelle, peut on vraiment répondre a cette question ?

Et si c'était le cas un effet Meissner à l'échelle d'un trou noir pourrait t'il surpasser la force de gravité pour des astres pourvu d'un champ magnétique ?(je sait pas trop si c'est fréquent)

ps:Quelqu'un pourrait t'il m'expliqué en gros le rayonnement de hawking?

[Deedee81]

Salut,

Je me poseai la question suivante, comment ca se fait que à l'échelle de la physique des particule, la force électromagnétique permette des attractions et répulsions alors que à l'échelle de l'univers il n'y est qu'une force d'attraction à l'œuvre ?

Non. La force électromagnétique agit aussi à l'échelle de l'univers. Celui-ci est d'ailleurs parcourus de champs magnétiques.

Mais la force gravitationnelle est dominante car :
- Globalement, l'univers est neutre (on ne sait pas pourquoi, une question de symétrie sans doute).
- La force gravitationnelle est toujours attractive
- La force EM est très puissantes et tend à rapidement à homogénéiser les charges qui auraient eut la curieuse idée de se regrouper

Et cela m'a mené a une autre question :
Les trous noir pourrait t'il connaitre un état supraconduteur?

Si tu parles du TN lui-même, curieusement, non, il a une résistance électrique (pour un trou noir chargé). Ou du moins (car l'horizon est immatériel) on peut assimiler un trou noir chargé à une membrane avec une certaine résistance.

Je ne connais pas le calcul. J'avais lu ça dans Pour La Science il y a déjà pas mal d'années.

J'ai lue qu'un trou noir aurait une température qui tendrai vers le gros froid --> selon hawking, est ce suffisant pour créer un supraconducteur ?

C'est juste le rayonnement du trou noir ça (rayonnement auquel on peut associer une température).

Oui. Toute substance devenant supraconducteur à basse température peut le devenir près d'un trou noir.

Mais pas besoin d'aller près d'un trou noir. Le vide spatial suffit.

Il faut juste :
- que la substance devienne supraconductrice à plus de 3K (à cause du rayonnement fossile à 3 degrés qui baigne tout). C'est étonnant mais les endroits les plus froids de l'univers ne sont pas dans l'espace, mais sur Terre, en laboratoire !!!!
- qu'il n'y ait pas une étoile chaude à coté qui cramerait la substance

Les notions de trous noir et de supraconducteur étant mal défini a l'heure actuelle, peut on vraiment répondre a cette question ?

Ce n'est pas du tout mal défini. C'est même très bien défini.

Les trous noirs sont des objets bien compris (sauf au niveau quantique mais ce n'est important ni pour ta question ni d'un point de vue astrophysique). Et les supraconducteurs aussi (théorie BCS, j'ai même eut un cours rien que là dessus à la fac). Seuls le mécanisme des supraconducteurs dit "haute température" reste un peu brumeux.

Et si c'était le cas un effet Meissner à l'échelle d'un trou noir pourrait t'il surpasser la force de gravité pour des astres pourvu d'un champ magnétique ?(je sait pas trop si c'est fréquent)

Non. D'une part parceque le TN lui-même n'est pas supraconducteur (voir ci-dessus). D'autre part, la gravité est vraiment puissante près d'un TN.

Maintenant, pour un trou noir supermassif (la gravité y est plus faible à l'horizon, à cause de sa taille énorme) avec une charge électrique, si une charge de même signe se déplaçant lentement approche, je pense qu'elle pourrait être repoussée.

Mais rien de magique là dedans. Tant que la particule ne passe pas l'horizon, tout va bien. Un trou noir de masse M exerce la même gravité qu'une étoile de masse M ! Ni plus, ni moins.

Quelqu'un pourrait t'il m'expliqué en gros le rayonnement de hawking?

Je n'aime pas trop l'explication par les fluctuations quantiques mais pour faire simple....

En physique quantique, on montre (et vérifie) que l'espace n'est pas vide mais remplis de fluctuations dues aux champs de matière.

Par exemple, il apparait constament et spontanément de paires de particules-antiparticules, qui disparaissent presque aussi-tôt. Cela a des effets messurables, comme l'effet Casimir (rien à voir avec celui de la télé , c'est le nom d'un physicien).

L'énergie d'une des particules de la paire peut être négative, même si nous n'en observons pas dans la matière ordinaire, car le flou quantique autorise une énergie imprécise pendant un cours instant.

Près d'un TN. Les calculs (assez sophistiqués) de Hawking montrent (ou plutôt on les interprète grosso modo comme ça) qu'une des particules (celle d'énergie négative) peut passer l'horizon pendant que l'autre s'échappe.

La fluctuation est comme rendue définitive par ce passage à sens unique qu'est l'horizon.

La particule négative tombe dans le trou noir diminuant un peu sa masse. Et l'autre s'échappe sous forme de rayonnement.

Cet effet est infime et totalement hors de nos capacités de mesure, même si on pouvait aller près d'un trou noir. Un troi noir rayonne vraiment très très très peu.

[Yoop]

Oui. Toute substance devenant supraconducteur à basse température peut le devenir près d'un trou noir.

Mais pas besoin d'aller près d'un trou noir. Le vide spatial suffit.

Je pensai plutôt au trou noir lui même qui serait supraconducteur^^

Ce n'est pas du tout mal défini. C'est même très bien défini.

Les trous noirs sont des objets bien compris (sauf au niveau quantique mais ce n'est important ni pour ta question ni d'un point de vue astrophysique). Et les supraconducteurs aussi (théorie BCS, j'ai même eut un cours rien que là dessus à la fac).

La théorie BCS n'utilise t'elle pas la théorie quantique justement, la base étant l'atraction de 2 éléctrons entre eux.

Seuls le mécanisme des supraconducteurs dit "haute température" reste un peu brumeux.

Ca reste quand même un peu brumeux la théorie n'est donc pas parfaite ^^


Enfin de tout façon la réponse a ma question est la un trou noir a une résistance électrique donc tout tombe a l'eau lol

merci

[Gloubiscrapule]

Je pensai plutôt au trou noir lui même qui serait supraconducteur^^

On sait pas décrire le trou noir car il faut une théorie de gravitation quantique alors savoir s'il est supraconducteur comment tu veux qu'on sache!!

[Yoop]

On sait pas décrire le trou noir car il faut une théorie de gravitation quantique alors savoir s'il est supraconducteur comment tu veux qu'on sache!!

je n'atendai pas une réponse absolue, des pistes plutôt .
Et quel sont les limites de l'effet Meissner quand il Rencontre une grande force contraire ?sans même allé jusqu'au trou noir.

[Deedee81]

Salut,

La théorie BCS n'utilise t'elle pas la théorie quantique justement, la base étant l'atraction de 2 éléctrons entre eux.

Si, à, travers les vibrations du réseau. Cela forme des paires (de Cooper) qui sont des bosons, expliquant la supraconductivité.

Ca reste quand même un peu brumeux la théorie n'est donc pas parfaite ^^

La théorie BCS est totalement claire.

Mais il y a toujours de nouvelles choses à découvrir Heureusement, sinon, on serait au chomage.

[Deedee81]

Re,

Et quel sont les limites de l'effet Meissner quand il Rencontre une grande force contraire ?sans même allé jusqu'au trou noir.

Je ne comprend pas trop bien la question en fait

Si, pour un objet portant un champ magnétique essayant de pénétrer dans une zone avec effet Meissner, tu rencontres une force de résistance F1 (c'est pas facile à calculer) et si tu as une force contraire F2 (par exemple la gravité), l'objet pénétrera si F2 > F1. Tout bêtement.

Je disais que ce n'était pas facile à calculer car, outre que ce n'est pas un système simple, il y a souvent des effets de rétroaction. Par exemple, si tu essaies de "forcer" un champ magnétique à rentrer dans un supraconducteur, au moment ou tu y arrives, boum, la supraconductivité disparait (je simplifie car dans les supraconducteurs de type 2, le champ magnétique rentre un peu via les vortex).

Ici, la "membrane" du trou noir (membrane équivalente, comme j'expliquais) dépend de la structure des champs magnétiques et électriques et sera donc forcément influencée par la présence d'un objet avec un puissant champ magnétique. Donc, même en cas de répulsion classique (ce n'est pas un effet Meissner cette fois) c'est tordu au possible.

Donc, en plus d'être compliqué ça dépend de manière intime de la raison physique de l'effet Meissner rencontré.

Dur dur la vie de trou noir

J'ai eut un copain qui s'amusait à résoudre numériquement les équations de Maxwell dans toute sorte de condition physique plus ou moins tortueuse. Mais je ne suis pas aussi maso que lui

[poincare451]

Il existe un lien subtil, d’une nature encore inconnue, entre la gravité et la physique des particules. Personne ne comprend pourquoi, mais ça marche ! Des modèles mathématiques, comme celui publié ce 3 juin dans la revue Physical Review Letters, modélisent à l’aide de mêmes équations des domaines de la physique auparavant complètement séparés.

Le lien ? La théorie des cordes. Il s’agit d’une des voies pour expliquer l’univers, une théorie complexe qui expliquerait différent aspect de la physique, pour l’instant inconciliables. Notamment la théorie des cordes promet de réconcilier la mécanique quantique, qui décrit l’infiniment petit, et la relativité générale, qui décrit -entre autres- les trous noirs.

C’est bien de ces deux domaines dont s’empare la publication de Gary Horowitz, de l’université de Californie, Santa Barbara (Etats-Unis). Son papier regroupe trois monstres de la physique : les trous noirs, les supraconducteurs, et la théorie des cordes.

Ce sont des domaines qui n’ont à première vue rien en commun. Les trous noirs sont des astres monstrueux, si massifs que même la lumière ne peut échapper à leur gravité. De l’autre, les supraconducteurs sont des matériaux qui, si on les refroidit, n’opposent plus aucune résistance au passage du courant électrique. Ce que la théorie des cordes a permis à Gary Horowitz de montrer, c’est qu’un trou noir est en partie équivalent à un supraconducteur !

“Tout a commencé dans les années 90, nous a expliqué Gary Horowitz, certaines personnes ont commencé à réaliser que la gravité dans la théorie des cordes pouvait aussi décrire des phénomènes non gravitationnels, comme les atomes au sein de certains types de matière. Les équations utilisées sont les mêmes, mais on réinterprète le résultat.” Ce lien extrêmement surprenant est aussi extrêmement prometteur. “En regardant un phénomène quantique, comme la supraconductivité, avec un point de vue gravitationnel, on a un point de vue complètement nouveau. Cela donne deux façons radicalement différentes de voir un même objet. Le lien entre les deux est plus qu’une analogie ou une métaphore, c’est ce que l’on appelle une dualité.”

Plus précisément, le supraconducteur que Gary Horowitz et son équipe ont réalisé est une jonction Josephson. Ce petit dispositif est utilisé couramment, par exemple dans l’imagerie médicale (IRM, MEG...), et repose entièrement sur les propriétés spéciales de la supraconductivité. Il permet de détecter des courants extrêmement faibles, comme ceux circulant dans le corps humain.

Une jonction Josephson se présente sous la forme de trois lames de matériaux : un matériau normal en sandwich entre deux supraconducteurs. Grâce aux propriétés spéciales des supraconducteurs, le matériau central possède une tension électrique qui dépend du champ magnétique ambiant, et cela avec une très grande sensibilité. En la mesurant, on mesure les champs magnétiques.

Quel est l’équivalent gravitationnel de ce dispositif ? Il s’agit d’un trou noir ! “Ou plus exactement, une certaine sorte de champ qui émane du trou noir et qui est le dual des électrons dans le supraconducteur » explique Gary Horowitz. En ajustant certaines conditions du modèle mathématique des trous noirs, il a pu reproduire toutes les caractéristiques d’une jonction Josephson. « Cela pourrait nous apprendre des choses sur ces formes de matière condensée, mais le lien pourrait aussi fonctionner dans l’autre sens et nous en apprendre sur les trous noirs ! »

Les physiciens n’en sont toutefois pas encore là. L’apparition de cette dualité entre des phénomènes si distincts est un mystère pour eux. “Ce fut une surprise complète, et cela pourrait bien indiquer des connections plus profondes entre différents domaines de la physique. C’est une science unificatrice, à laquelle nous pouvons à peine rêver. “

Donc,il a partie en raison.

[Paraboloide_Hyperbolique]

C'est très bien tout ça. Encore faut-il montrer que la théorie des cordes est bien la bonne théorie physique, ce qui n'est pas gagné d'avance.

[Mailou75]

Bonjour,

Les calculs (assez sophistiqués) de Hawking montrent (ou plutôt on les interprète grosso modo comme ça) qu'une des particules (celle d'énergie négative) peut passer l'horizon pendant que l'autre s'échappe. (...)
La particule négative tombe dans le trou noir diminuant un peu sa masse. Et l'autre s'échappe sous forme de rayonnement.

-Est-ce ce phénomène qu'on appelle l'évaporation du trou noir (ou ça n'a rien à voir) ?

-Faut-il comprendre que la particule d'énergie négative (antimatière) qui entre dans le trou noir s’annihile avec une particule d'énergie positive (matière)
faisant ainsi perdre de "l'information" au TN qui perd ainsi de la masse ?

-Apparemment la quantité d'information contenue dans un TN serait promotionnelle à sa surface (et non son volume), le calcul du Rs est-il le reflet de cette affirmation
cad qu'une masse M définit une surface S, le volume n'étant qu'une conséquence ? Accessoirement parler du volume intérieur d'un TN a-t-il un sens ?

Merci d'avance
Mailou

[Mailou75]

promotionnelle

proportionnelle

[invite87654323]

-Est-ce ce phénomène qu'on appelle l'évaporation du trou noir (ou ça n'a rien à voir) ?

Précisément, oui.

-Faut-il comprendre que la particule d'énergie négative (antimatière) qui entre dans le trou noir s’annihile avec une particule d'énergie positive (matière) ?

On parle d'énergie négative, qu'il s'agisse de matière ou d'antimatière.
L'antimatière tout comme la matière usuelles ont toutes deux une énergie positive.

faisant ainsi perdre de "l'information" au TN qui perd ainsi de la masse ?

Concernant l'information, voir ici :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Paradox...%27information

et là :

http://www.futura-sciences.com/fr/ne...us-noirs_4077/

-Apparemment la quantité d'information contenue dans un TN serait promotionnelle

Intéressant de voir çà sous cet angle
Pardon, vous avez rectifié, mais j'y vois un sacré lapsus révélateur pour Hawking

Accessoirement parler du volume intérieur d'un TN a-t-il un sens ?

Ben du moment qu'un rayon a un sens, on peut forcément parler de surface et de volume