Particules virtuelles et rayonnement Hawking.

[papy-alain]

Bonjour à tous.
Que connaît on aujourd'hui sur les propriétés des particules virtuelles ?
Par exemple, lorsqu'un électron apparaît, selon la théorie, un positron apparaît spontanément pour que la charge totale reste constante et nulle. Mais durant leur très brève durée de vie, a-t-on des estimations sur la manière dont les choses se passent ? La particule et l'antiparticule sont elles séparées par une distance précise ou restent elles confondues ? Et si ces données ne sont pas connues, comment Stephen Hawking a-t-il pu calculer que la séparation définitive pouvait se faire sur l'horizon du TN ?
Merci par avance pour vos avis éclairés.
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[Nicophil]

Bonjour,

Et si ces données ne sont pas connues, comment Stephen Hawking a-t-il pu calculer que la séparation définitive pouvait se faire sur l'horizon du TN ?

Et d'ailleurs on en est où finalement à propos du rayonnement Hawking et du paradoxe de Penrose ?

[Deedee81]

Salut,

Désolé, pas trop envie de me lancer dans une nième explication sur les particules virtuelles, sur le rayonnement de Hawking, etc...

Et d'ailleurs on en est où finalement à propos du rayonnement Hawking et du paradoxe de Penrose ?

Toujours des tas de développements théoriques et toujours aucune vérification expérimentale.... et c'est pas pour tout de suite. Ce ne sera pas de notre vivant.

[Nicophil]

Ce ne sera pas de notre vivant.

Hé béh...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Hé béh...

Pour te donner une idée. La température de Hawking d'un trou noir stellaire est d'un dixième de millionième de Kelvin.
Donc, même en allant voir tout près ce serait très difficile à mesurer (le rayonnement fossile fait 4K et si on voulait s'approcher plus près du TN, les forces de marées sont mortelles).

On pourrait certainement approcher plus près de trou noir super massif (forces de marées négligeables, du moins près de l'horizon). Mais là, la température de Hawking est inférieure au millième de milliardième de Kelvin !!!!
Même avec le nez dessus on n'arriverait pas à le mesurer.

C'est malheureux de dire qu'on est arrivé à un stade en physique où il devient parfois très difficile de vérifier les avancées théoriques. C'est énervant. Mais, bon, reste d'autres domaines aussi (les supraconducteurs haute température, par exemple, on n'a pas encore vraiment de théorie là-dessus, même si on progresse pas mal. Et puis, celui qui réussira à pondre une bonne théorie du domaine mésoscopique, entre MQ et théories classiques, deviendra célèbre. On en aurait vraiment bien besoin dans les nanotechnologies ou dans la chimie quantique. Etc....).

[papy-alain]

(forces de marées négligeables, du moins près de l'horizon)

Comment justifier alors une prépondérance de l'interaction gravitationnelle sur l'interaction électromagnétique ?

[Deedee81]

Salut,

Comment justifier alors une prépondérance de l'interaction gravitationnelle sur l'interaction électromagnétique ?

Je ne vois pas trop le rapport avec ce que j'ai dit ci-dessus.

Ceci dit, l'interaction gravitationnelle est considérablement plus faible que l'interaction électromagnétique. Mais l'interaction gravitationnelle est toujours attractive, contrairement à l'interaction électromagnétique. Donc, les charges électriques ont tendance à toujours se neutraliser tandis que la gravité fini toujours par l'emporter.

Deux exemples :
1) Regarde un bout de fer sur le sol. Une planète entière l'attire. Et pourtant il faut juste un petit aimant pour le soulever !
2) L'interaction forte est encore plus forte que l'EM, énormément. Résultat, l'équilibre des charges est encore plus "forcé" et pour observer des quarks libres il faut des milliards de degrés (plasma de quarks et gluons).

[Deedee81]

Ah oui, peut-être plus en rapport. On n'en parle pas très souvent, mais le rayonnement de Hawking de gravitons devrait être encore plus intense que l'EM.
Au conditionnel car le graviton reste hypothétique.

[papy-alain]

En fait, globalement, tu me confirmes dans mes interrogations. Tu soulignes à juste titre la faiblesse de l'interaction gravitationnelle en regard des autres forces. Donc, pour séparer une particule liée à son antiparticule, il faut une force de marée colossale, et que la particule et l'antiparticule soient séparées par une grande distance. Le problème est que les particules virtuelles sont inobservables. On ne connaît donc pas la distance qui les sépare avant qu'elles ne s'annihilent. Et c'est bien là le sens de ma question initiale : comment Hawking a-t-il fait pour établir qu'il existait à un moment quelconque une distance suffisante entre les particules pour que l'effet de marée puisse les séparer ? (D'autant plus que dans ce genre de problème, le principe d'Heisenberg vient encore compliquer les choses davantage).

[invite06459106]

A ce que je peux en voir, poser la question de la distance est...un non-sens, ce qui "pourrait" être interprété comme une distance, est un genre de relation d'ordre dans un ensemble discret (ici l' échange d'énergie entre "particules" ), mais pas une distance qui se mesure avec un décimètre.

[papy-alain]

A ce que je peux en voir, poser la question de la distance est...un non-sens, ce qui "pourrait" être interprété comme une distance, est un genre de relation d'ordre dans un ensemble discret (ici l' échange d'énergie entre "particules" ), mais pas une distance qui se mesure avec un décimètre.

Oui, mais ça revient au même : comment déterminer si cet échange d'énergie est insuffisant pour maintenir la liaison entre particule et antiparticule ?

[papy-alain]

...Par ailleurs, pas de notion de distance ===> pas de force de marée permettant de séparer les particules.

[Deedee81]

En fait, globalement, tu me confirmes dans mes interrogations. Tu soulignes à juste titre la faiblesse de l'interaction gravitationnelle en regard des autres forces. Donc, pour séparer une particule liée à son antiparticule, il faut une force de marée colossale, et que la particule et l'antiparticule soient séparées par une grande distance. Le problème est que les particules virtuelles sont inobservables. On ne connaît donc pas la distance qui les sépare avant qu'elles ne s'annihilent. Et c'est bien là le sens de ma question initiale : comment Hawking a-t-il fait pour établir qu'il existait à un moment quelconque une distance suffisante entre les particules pour que l'effet de marée puisse les séparer ? (D'autant plus que dans ce genre de problème, le principe d'Heisenberg vient encore compliquer les choses davantage).

Je n'ai pas trop l'envie ni trop le temps d'entrer dans les détails techniques (*), mais ta remarque est tout à fait sensée puisque plus le TN est gros, plus les forces de marées sont faibles et plus le rayonnement de Hawking est faible. Et le rayonnement est directement proportionnel à la "gravité de surface" (je déteste ce nom mais c'est le terme consacré). Et ce que tu dis est aussi lié à l'extraordinaire faiblesse de rayonnement de Hawking.

(*) C'est de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe. Et pour traduire ça dans la "langue" que tu emploies, je ne m'en sens franchement pas le courage.
Juste un truc : n'oublie pas que c'est aléatoire. Ainsi, une paire particule-antiparticule dans le vide peut avoir n'importe quelle durée/séparation. Les longues durées/séparations sont juste rares, mais pas inexistantes.
Donc, tu auras toujours un rayonnement, même avec des forces de marées très faibles.

[invite06459106]

Oui, mais ça revient au même : comment déterminer si cet échange d'énergie est insuffisant pour maintenir la liaison entre particule et antiparticule ?

Je ne comprends pas.

La formation d'une "particule et particule virutelle" est dûe aux fluctuations du vide quantiques, "les virtuelles" ayant une énergie négative ( c'est la représentation), il n' y a aucun "maintient" de la liaison (enfin, je ne sais pas ce que tu entends exactement par maintient, il y a bien une durée "d'emprunt" de l'énergie).

...Par ailleurs, pas de notion de distance ===> pas de force de marée permettant de séparer les particules.

Bah moi je veux bien savoir comment mesuré une distance entre une "particule" et la "virtuelle", sachant que la virutelle n'est pas observable...
C'est pour cela que je ne vois pas de sens à ta question.
La durée n'est pas la distance.

[mmanu_F]

Pour te donner une idée. La température de Hawking d'un trou noir stellaire est d'un dixième de millionième de Kelvin.
Donc, même en allant voir tout près ce serait très difficile à mesurer (le rayonnement fossile fait 4K et si on voulait s'approcher plus près du TN, les forces de marées sont mortelles).

On pourrait certainement approcher plus près de trou noir super massif (forces de marées négligeables, du moins près de l'horizon). Mais là, la température de Hawking est inférieure au millième de milliardième de Kelvin !!!!
Même avec le nez dessus on n'arriverait pas à le mesurer.

Salut,

il reste la possible détection des rayonnements gamma produits à la fin de l'évaporation de "petits" (un petit milliard de tonnes) trous noirs primordiaux (Aurélien Barreau a bossé sur le sujet).

Sinon, il faudra les produire nous même dans nos laboratoire (la wiki en touche deux mots aussi, avec quelques ordres de grandeurs mais sans les calculs qui vont avec : deux voies de recherches semblent se dégager, l'accélérateur de 1000 années lumière de rayon et la bombe à hydrogène chargée avec tout le deuterium océanique).

[Deedee81]

Salut,

Il reste très difficile d'estimer si cette recherche des "mini TN" aboutira à court terme, moyen, long terme ou jamais !

l'accélérateur de 1000 années lumière de rayon

On voit qu'on a fait des progrès en matière d'accélérateurs. J'avais lu il y a une trentaine d'année la taille que devrait faire un tel accélérateur et ça faisait 100000 AL.
Et vu ce qui se prépare on va encore gagner quelque facteurs 10.
Mais, bon, de là à créer un tel accélérateur, il y a de la marge que je ne verrai probablement pas de mon vivant.

[mmanu_F]

On voit qu'on a fait des progrès en matière d'accélérateurs. J'avais lu il y a une trentaine d'année la taille que devrait faire un tel accélérateur et ça faisait 100000 AL.
Et vu ce qui se prépare on va encore gagner quelque facteurs 10.
Mais, bon, de là à créer un tel accélérateur, il y a de la marge que je ne verrai probablement pas de mon vivant.

tu penses à ce que je pense ? (le premier test (sans électrons ni plasma) il y a 4 jours semble s'être bien passé...)

[Deedee81]

Salut,

Oui, je pensais à ce genre de technique mais je ne savais pas qu'ils en étaient aux tests !!!!! Merci,
(ça va tellement vite ! Et je ne parle pas des particules là )