Envoyé par captn_c
Je pense que dans ce cas on se place dans un genre de "bootstrap de Gunzig" : le processus inflationnaire excite le vide quantique et lui fait cracher de la matière.
HS La Recherche - L'Héritage d'Einstein p37
interview d'Edgard Gunzig
L'univers pourrait il avoir été engendré par de telles excitations du vide quantique ?
EG : Quelle possibilité alléchante en effet ! Malheureusement, elle semble vouée à l'échec. En effet la création de particules suppose un apport d'énergie extérieur au champ quantique. Celui ci ne peut pas s'exciter tout seul. Il est bien le lieu de création et d'annihilation de matière, mais il ne peut les engendrer que si on lui en donne les moyens, c-a-d si on lui fournit de l'énergie. Moyenneant cette condition, il agit comme un transformateur qui réalise l'équivallence masse-energie E=mc². Hélas, il n'y a pas d'extérieur à l'Univers, puisqu'il contient tout, par définition, donc tout extérieur imaginable. A fortiori, il n'y a pas de source d'énergie extérieure pour doper le champs quantique et lui faire "cracher" des particules. Or, et c'est là le coup de théâtre, la relativité générale apporte une réponse qui découle du statut dynamique de l'espace temps : l'expansion de l'espace induit l'excitation du champ, et donc la création de particules. Un peu comme une corde musicale dont l'état vibratoire se modifie si on augmente sa longueur. L'expansion de l'Univers apparît tel un réservoir d'énergie interne. Elle joue le rôle qu'aurait joué une source extérieure d'énergie. C'est donc un système tout à fait particulier, dans lequel il n'y a pas d'apport d'extérieur, mais auquel de l'énergie est apportée "comme si" elle venait de l'extérieur. Le processus ne consomme globalement aucune énergie, puisque celle ci est simplement transvasée du contenant géométrique vers le contenu matériel, le champ quantique. De plus il s'agit d'un phénomène boule de neige, dans lequel la présence de particules produites amplifie l'expansion qui a son tout amplifie la production de particules, etc. Et le vrai prodige, c'est que ce processus peut s'engendrer quel que soit l'état quantique du champ de départ, même si c'est l'état du vide. La préexistence de particules matérielles n'est pas requise pour amorcer la création d'autres particules
Ce scénario n'évoque t'il pas l'homme qui se soulève en tirant sur ses chausures [=boostrap] ?
EG : Parfaitement. La physique actuelle c'est un peu Alice au pays des merveilles. L'expansion de l'Univers et la création de matière sont deux phénomènes qui s'épaulent l'un l'autre et nous avons montré (1) qu'il y a une solution mathématique exacte, unique, dans laquelle le contenu produit par l'expansion est précisément le contenu qu'il faut pour soutenir cette expansion. Celle ci s'emballe exponantiellement, c'est la première proposition théorique d'un modèle d'inflation. Divers autres modeles, qui s'articulent autours des théories unifiées des interactions fondamentales, ont ensuite été proposée (AH Guth, 1981). L'inflation apparait comme un modèle miracle incontournable d'un ensemble de "maladie" dont souffrent les modèles cosmologiques standards.
(1) R. Brout, F. Englert et E. Gunzig, Ann. Phys. 1979 et E. Gunzig et P. Nardone, Fund. Cosm. Phys., 1982
Pour expliciter plus avant l'idée du bootstrap de Gunzig, tu as donc un volume de vide qui rentre en expansion (c'est à dire qu'en son sein les distances entre deux point quelconque augmentent au prorata de la distance qui les séparent déjà) et cette expansion excite les champs quantiques. Cette excitation des champs est analogue à ce qui se passe à l'horizon d'un trou noir. A tout moment dans le vide se crées des couples de particules virtuelles, qui se résorbent à peine apparues. Mais si ça a lieu à l'horizon d'un trou noir, une particule va passer sous l'horizon et elle ne pourra plus s'annihiler avec sa jumelle. De virtuelle, elle va devenir réelle et le trou noir va rayonner de l'énergie (rayonnement de Hawking).
Dans le cas d'une expansion, à peine le couple de particules apparait-il que l'expansion les séparent : chaque particule voit disparaitre sa commère derrière son horizon cosmologique de rayon r ~ c/H avec c la vitesse de la lumière et H la cte d'expansion. Pour cela il suffit que le temps de Hubble t= 1/H soit inférieur à la durée de vie du couple de particule virtuelle tau ~ h/E avec E l'énergie de masse mc² de la particule et h la cte de Planck. Dans cette configuration (H > E/h) toutes les particules virtuelles produites par le vide quantique deviennent réelles et l'univers se peuple de particules.
a+
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