Création d'énergie dans l'univers.

[papy-alain]

Bonjour à tous.
Je n'aime pas beaucoup le mot création, car il peut être interprété dans un sens péjoratif, religieux.
Ce n'est pas le propos ici.
Mais quel autre terme peut on utiliser pour expliquer l'apparition constante d'énergie noire ?
Malgré l'expansion, au contraire de la matière qui se dilue, la densité d'énergie noire reste constante.
Plus l'espace grandit, plus il y a d'énergie noire dans l'univers.
A-t-on une explication à cet état de chose ?
Ou, au contraire, l'énergie noire n'est elle que le symbole de phénomènes inconnus comme le serait une gravitation inversée sur de longues distances ?
Merci par avance de vos avis éclairés.
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Salut papy alain,

Gilgamesh l'explique très bien dans un de tes post :

je me rends compte avec trois valeurs de diférentes que la masse de matière comme la masse d'energie noire augmentent avec l'age l'univers mais pas dans les mêmes proportions.

Pour l'énergie noire c'est évident que oui : c'est le produit d'une densité constante par un volume croissant, elle croit comme a³. (a, le facteur d'échelle).

Mais pour la matière baryonique et noire, la masse est constante, simplement diluée dans un volume croissante.

_{NB : comme dit dans ton post masse la matière noire de matière noire est constante au rayon de Hubble (c'est donc ce rayon qui est à prendre en considération) mais pas au rayon du CMB}

L'énergie de matière est lui constant

Cordialement

Stéphane

[papy-alain]

Oui, ce qui dit Gilgamesh, c'est ce qui est constaté. Mais ça n'explique pas comment cette énergie est créée.

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Il dit que l'énergie est crée par l'énergie noire, maintenant on ne sait pas expliquer l'énergie noire, on la constate

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

Il dit que l'énergie est crée par l'énergie noire, maintenant on ne sait pas expliquer l'énergie noire, on la constate

Ben oui, c'est de l'énergie noire dont je parlais. Et ça n'étonne personne, qu'elle se crée comme ça, à partir de rien, simplement à cause de l'expansion, alors que l'expansion elle-même est la conséquence de cette énergie noire ?

[xxxxxxxx]

L'énergie se crée avec le temps :

L'énergie noire c'est une constante.

Le rayon de Hubble augmente avec le temps, donc le volume de Hubble aussi

Comme le dit Gilgamesh :

"l'énergie noire : c'est le produit d'une densité constante par un volume croissant"

On a donc un surplus d'énergie au fur et à mesure du temps

Si mes explications ne sont pas assez claires je vais laisser la parole aux pros

[mach3]

Il est vrai que c'est assez mystérieux, mais ça n'en est pas pour autant etonnant. L'energie se conserve quand il y a invariance dans le temps. Un univers en expansion (accélérée ou non par l'énergie noire) n'est pas invariant par translation dans le temps, il serait donc etonnant que l'energie s'y conserve.
J'ajoute que cela concerne l'univers dans son ensemble, a grande échelle, pas des systèmes locaux qui eux sont invariants dans le temps et dont l'energie se conserve.

m@ch3

[papy-alain]

En effet, c'est assez mystérieux. Ce qui m'étonne, c'est que tout le monde trouve normal que la densité d'énergie noire reste constante malgré une inflation accélérée. Il faut tout de même reconnaître que ce n'est qu'une théorie non vérifiée, inventée pour que les équations du modèle cosmologique soient concordantes avec l'observation.
En fait, la question est : envisage-t-on d'autres alternatives théoriques à cette hypothétique énergie noire ?

[pm42]

Bien sur. Il y a plein d'autres hypothèses tout comme pour la matière noire. Et quand c'est possible, on teste :

Voir par ex :
http://www.futura-sciences.com/magaz...e-noire-28817/

[Gilgamesh]

Mais quel autre terme peut on utiliser pour expliquer l'apparition constante d'énergie noire ?
Malgré l'expansion, au contraire de la matière qui se dilue, la densité d'énergie noire reste constante.
Plus l'espace grandit, plus il y a d'énergie noire dans l'univers.
A-t-on une explication à cet état de chose ?
Ou, au contraire, l'énergie noire n'est elle que le symbole de phénomènes inconnus comme le serait une gravitation inversée sur de longues distances ?
Merci par avance de vos avis éclairés.

Au plan théorique, il y a deux voies pour expliquer la constante cosmologique. Si on prend l'équation tensorielle d'Einstein initiale (sans cte cosmo) :



En la simplifiant outrancièrement, on peut la présenter sous cette forme vraiment élémentaire:



G le tenseur qui décrit l'espace
T le tenseur énergie impulsion qui décrit le contenu énergétique de l'espace (matière brayonique, matière sombre, énergie cinétique, rayonnement...)

La constante cosmologique Λ s'ajoute soit comme ça :



Λ étant alors compris comme un fluide remplissant l'espace (vide, champs de quintessence ?)

soit comme ça :



Λ étant alors une caractéristique géométrique de l'espace.

Mathématiquement c'est équivalent. Le problème, comme souvent, est de trouver le corrélat physique pertinent.


Il y a donc deux solutions : soit l'espace réel serait euclidien à une constante près, Λ. On pourrait faire de lambda quelque chose d'analogue à une courbure, c'est à dire une caractéristique géométrique associée au contenant (l'espace) plutôt qu'au contenu (la matière , le rayonnement...). Ce serait un constante de dimension l'inverse du carré d'une longueur, une nouvelle constante de la physique, comme G, h ou c. Pourquoi pas : ce serait simple, tranché, en un sens ça ne manquerait pas d'élégance, sauf qu'il n'y a aucune explication ni justification théorique derrière, pas le début d'une. Soit c'est de l'énergie, lié au contenu (le vide) et là on dispose d'un formalisme pour exprimer que si le vide à une énergie, alors créer du vide doit se traduire par une pression négative. Ce qui produit exactement l'effet observé. Donc on se dit que puisque lambda semble non nul, cela traduit une énergie non nulle du vide.

S'ajoute à ceci une considération obsédante : si on fait un calcul naïf le vide à une énergie qui dépasse d'un grand nombre d'ordres de grandeurs ce qui est constaté. C'est plus qu'un curiosité. L'excès même de l'ordre de grandeur entre le constaté et l'observé a conduit assez naturellement à conclure que c'était soit ça, soit 0. Un vrai zéro.
Puis est venu l'idée d'inflation (debut 80), puis celle d'accélération de l'expansion (fin 90). Dans l'idée d'inflation, le vide possède une énergie considérable, qui décroit fortement en fin de processus. L'idée d'inflation fait appel à un champ scalaire ("l'inflaton" ) qui a des propriétés proches de celle du champ de Higgs, notamment un potentiel "en chapeau mexicain" c'est à dire un état caractérisé par le fait que quand le champ est nul il n'est pas à son état d'énergie minimale ("faux vide" ) et qu'il évolue spontanément dans un état d'énergie minimale ("vrai vide" ). Dans le constat d'une accélération, on constate que l'état final ("vrai vide") n’atteins pas strictement zéro. L'idée d'une énergie du vide s'impose, quelle qu'en soit le niveau. Le vide ce serait vraiment "quelque chose", il ne correspondrait pas à l'aperception naïve qu'on s'en fait de prime abord.

[pascelus]

Il y a aussi les etudes en cours (Aegis au Cern) sur une hypothese séduisante d'une possible propriété répulsive de l'anti-matière:

"des théoriciens ont montré qu’avec une antimatière répulsive, en faisant la simple hypothèse d’une symétrie originelle exacte entre quantités de matière et d’antimatière, l’Univers pourrait être très différent de ce que l’on pense aujourd’hui, car ne nécessitant plus l’ajout d'une phase inflationnaire ni d'énergie noire…"

http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/20...ntimatter.html

[Deedee81]

Salut,

Voir aussi :
http://www.futura-sciences.com/magaz...a-aegis-46269/

Et :
http://home.web.cern.ch/fr/about/experiments/aegis

Bon, il n'ont pas encore pu déterminer le coté gravitationnel, mais ça progresse

[papy-alain]

Un grand merci à Gilgamesh pour son inventaire clair et précis.
Par ailleurs, les expériences en cours sur l'antimatière (merci pour les liens) indiquent que l'on s'acharne bien sur d'autres voies théoriques possibles, quoique je sois une peu étonné qu'on ait pensé à l'antimatière pour cela.
Naïvement, je pensais plutôt à des théories alternatives du style graviton positif vs graviton négatif.
Il est vrai que là, l'expérimentation serait vraiment très compliquée (et à condition que la graviton existe).
En fait, la conclusion de Gilgamesh est claire : le vide serait vraiment "quelque chose".
Reste à savoir quoi...

[pascelus]

Par ailleurs, les expériences en cours sur l'antimatière (merci pour les liens) indiquent que l'on s'acharne bien sur d'autres voies théoriques possibles, quoique je sois une peu étonné qu'on ait pensé à l'antimatière pour cela.

Oui ces recherches sont lancées depuis longtemps, seule la grosse difficulté de produire et stocker suffisamment d'anti-matière ralentit les résultats. Mais en l'état ces hypothèses résoudraient beaucoup d'interrogations (le déficit étrange de l'anti-matière dans l'univers n'existerait plus) comme le montre les liens de Deedee .

En fait, la conclusion de Gilgamesh est claire : le vide serait vraiment "quelque chose".

Oui le vide n'est pas rien, mais a t'il vraiment l'énergie adaptée pour expliquer l'expansion de l'univers? Et si oui, comment cette énergie, quantique, peut-elle expliquer (agir pour) un éloignement des galaxies et amas? On peut plutôt parler d'expansion de la métrique plutôt que d'éloignement, mais c'est à la fois jouer sur les mots et lancer l'idée d'une localité relative de nos unités temporelles ou spatiales... Et comme tu le soulignes dans ton fil, cette création d'énergie reste surprenante...

Bref, autant de difficultés parmi d'autres qui rendent certaines autres hypothèses telle que celle de la supposée capacité anti-gravitationnelle de l'anti-matière, intéressante (amha).

Voir aussi l'univers de Milne et http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/20...-et-masse.html

PS: les expériences telles que Aegis devaient reprendre en aout au LHC, quelqu'un en aurait-il des échos?

[papy-alain]

Si cette théorie relative à l'antimatière s'avérait exacte, il serait tout de même difficile d'expliquer pourquoi sa densité reste constante malgré l'expansion. J'y vois là un obstacle majeur, non ?

[Deedee81]

Si cette théorie relative à l'antimatière s'avérait exacte, il serait tout de même difficile d'expliquer pourquoi sa densité reste constante malgré l'expansion. J'y vois là un obstacle majeur, non ?

Rien ne prouve qu'elle soit constante. L'accélération de l'univers n'existait pas pendant le premier tiers. Et amha les mesures sont encore trop grossière pour dire si c'était constant pendant les deux-tiers restant.

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je crois que vous parlez de deux choses différentes papy parle de densité on sait même pas laquelle, il l'a pas précisé, et toi tu parles de l'accélération c'est pas pareil

[papy-alain]

Rien ne prouve qu'elle soit constante. L'accélération de l'univers n'existait pas pendant le premier tiers. Et amha les mesures sont encore trop grossière pour dire si c'était constant pendant les deux-tiers restant.

Mais l'accélération de l'expansion est quand même confirmée, non ?

[papy-alain]

je crois que vous parlez de deux choses différentes papy parle de densité on sait même pas laquelle, il l'a pas précisé, et toi tu parles de l'accélération c'est pas pareil

Je parlais de l'hypothétique densité constante d'antimatière qui serait une contradiction en soi, en regard de la densité constante d'énergie noire, qui serait une propriété intrinsèque du vide. Et Deedee parle de ce qui en résulte.

[pascelus]

Si cette théorie relative à l'antimatière s'avérait exacte, il serait tout de même difficile d'expliquer pourquoi sa densité reste constante malgré l'expansion.

Dans l'hypothèse de cette propriété anti-gravitationnelle de l'anti-matière, il n'y aurait pas forcément besoin d'une variation de densité, c'est par répulsion que se produirait l'expansion. Matière/anti-matière mais aussi anti-matière/anti-matière se repousseraient, alors que l'on connait la gravitation pour les atomes de matière/matière... Cette "répulsivité" pourrait expliquer notre peu de connaissance de cette anti-matière difficile à étudier car trop diffuse dans le vide inter-galactique.

A noter que ce modèle se passe aussi de la phase inflationnaire de l'univers pour malgré tout expliquer l'homogénéité du CMB.

Mais je suppose qu'il reste d'autres difficultés à expliquer quoi qu'il en soit, et mieux vaut patienter sur les résultats des expériences Aegis plutôt que de s'emballer sur leurs conséquences.

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Je parlais de l'hypothétique densité constante d'antimatière qui serait une contradiction en soi, en regard de la densité constante d'énergie noire, qui serait une propriété intrinsèque du vide. Et Deedee parle de ce qui en résulte.

ok j'avais pas compris

Mais l'accélération de l'expansion est quand même confirmée, non ?

les auteurs de cette théorie sur l'antimatière disent que non :

Introduire autant de masse "positive" que de masse "négative" dans l'Univers au sens de la force de gravitation revient à créer (à grande échelle) un Univers vide de masse (les deux composantes s'annulent). Et ce type d'Univers à déjà été inventé il y a bien longtemps par un cosmologiste anglais du nom de Edward Arthur Milne en 1933, comme une alternative à vision de la Relativité Générale einsteinienne.

Il se trouve que cet univers de Milne (ou de Dirac-Milne comme l'appellent les auteurs) reste régit par une métrique de type Friedman-Lemaître-Robertson-Walker comme le modèle standard actuel, mais avec des paramètres différents.
Le fait essentiel de cette cosmologie est que le facteur d'échelle (que l'on note a(t)) est linéaire et cette linéarité reste identique tout au long de l'évolution de l'expansion.

Car il s'agit toujours d'un univers en expansion, dont on peut calculer l'âge (le calcul donne 13.9 milliards au lieu de 13.8 milliard dans le modèle "standard"), mais cette expansion est constante : elle n'est ni accélérée, ni ralentie.
Pas d'expansion accélérée, vous avez bien lu.

source : http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/20...-et-masse.html

là je trouve qu'ils y vont fort

EDIT croisement avec pascelus

[pascelus]

là je trouve qu'ils y vont fort

Oui ils y vont fort dans le sens ou ils parviennent sans inflation à expliquer malgré tout l'homogénéité extrème du CMB! Mais je n'ai absolument pas compris comment... :s

[Deedee81]

Mais l'accélération de l'expansion est quand même confirmée, non ?

Oui, oui, c'est juste sa valeur "historique" qui reste à préciser en détail.

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là je trouve qu'ils y vont fort

hum...
j'avais pas lu la suite :

Comment expliquer alors les observations de luminosité des supernovae Ia de 1998 qui ont conduit au concept d'expansion accélérée ?
Et bien Benoit-Lévy et Chardin ont réanalysé les données des supernovae Ia avec leur modèle d'Univers et ils trouvent un accord pas trop mauvais, en tout cas bien plus proche du modèle "standard" avec ajout de constante cosmologique que de celui d'avant 1998 sans énergie noire (constante cosmologique)...

edit : recroisement

Oui ils y vont fort dans le sens ou ils parviennent sans inflation à expliquer malgré tout l'homogénéité extrème du CMB! Mais je n'ai absolument pas compris comment... :s

ils utilisent un "modèle de Dirac-Milne" le reste j'en sais pas plus que toi

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ils utilisent un "modèle de Dirac-Milne" le reste j'en sais pas plus que toi

j'ai trouvé ça : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442948/

c'est en français cool je vais pouvoir le lire

[papy-alain]

Le dialogue qui précède caractérise la physique d'aujourd'hui.
Dans les siècles précédents, on observait d'abord, on décrivait après.
Depuis le début du 20e siècle, on tente de plus en plus de prédire ce qu'on observera dans le futur. Cette démarche conduit forcément vers des hypothèses et des théories contradictoires et des modèles qui doivent être régulièrement corrigés.
La faute à qui ? Pas aux scientifiques. Plutôt à la curiosité populaire (des gens comme moi qui veulent courir avant d'apprendre à marcher).
Il suffit d'entendre les questions posées en fin de conférence : Qu'y avait il avant le big bang ? Que se passe-t-il dans les trous noirs ? L'univers est il infini ? etc...
Lassés de ce genre de question, les astrophysiciens tentent quand même d'apporter des réponses à Monsieur-tout-le-monde.
Alors, on invoque ce qui est possible, probable, prédictible, mais sans preuve observationnelle.
Quand l'observation confirme une théorie, tout va bien.
Dans le cas contraire, les physiciens deviennent des rigolos payés pour raconter n'importe quoi.
A terme, ce pourrait être nocif pour la science en général.

[pascelus]

Le dialogue qui précède caractérise la physique d'aujourd'hui.
Dans les siècles précédents, on observait d'abord, on décrivait après.
Depuis le début du 20e siècle, on tente de plus en plus de prédire ce qu'on observera dans le futur. Cette démarche conduit forcément vers des hypothèses et des théories contradictoires et des modèles qui doivent être régulièrement corrigés.
La faute à qui ? Pas aux scientifiques. Plutôt à la curiosité populaire

Peut-être aussi que l'investissement nécessaire aux observations a pris énormément d'ampleur donc cout prohibitif. Du coup autant préciser d'avance des pistes d'observations plutôt que l'ordre logique qui prévalait lors des siècles précédents.

[papy-alain]

En effet. J'y pensais justement après mon post.

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papy tu devrais lire la thèse d'Aurélien Benoit-Lévy, tu verrais que c'est pas un clown payé à rien faire il a bien étudié ce qui existait avant de proposer un nouveau modèle... je le prends pas pour quelqu'un de payé pour rien

[papy-alain]

papy tu devrais lire la thèse d'Aurélien Benoit-Lévy, tu verrais que c'est pas un clown payé à rien faire il a bien étudié ce qui existait avant de proposer un nouveau modèle... je le prends pas pour quelqu'un de payé pour rien

Eeeeeh, je n'ai jamais dit ça. Je parlais de la vindicte populaire, toujours prête à brûler ce qu'elle a adoré.