Mon interprétation du Big Bang a-t-elle un sens?

[Fabyin49]

Salut tout le monde, je suis nouveau ici et je dois dire que sa me fais vachement plaisir d'avoir découvert ce forum, j'ai pas grand monde dans mon entourage qui s'intéresse à l'Univers alors vous allez peut-être pouvoir répondre à certaine de mes questions existentiels

Bon avant que j'ouvre tout un tas de topic afin de débattre sur plusieurs de mes petites théories fumeuses, j'aimerais voir si la communauté de ce forum est aussi intéressé que moi pour débattre et essayer de comprendre ce qui nous dépasse. C'est pour sa qu'on va commencer avec le fondamental du fondamental: BIG BANG !

Entre nous, l'idée même que l'intégralité de l'énergie de l'univers proviendrais, à l'origine, d'une simple bille me donne mal au crâne.(Oui cette bille doit-être sacrement cool)
Mais le pire c'est qu'on est obliger d'y croire vu que l'expansion de l'univers est démontrer et qu'il est logique que cette expansion est eu un point d'origine. Bon très bien mais ducoup qui est elle, cette bille?

Et c'est en imaginant l'immensité des forces constituant cette bille que j'ai réussi, l'espace d'une seconde, à me représenter et peu être même comprendre un pu plus cette foutue bille.
Bon allez surement me trouver un peu tordu, mais essayez vraiment de visualiser ce que je vous allez lire.

Enfaîte je me penchais plus sur une question toute bête: pourquoi tel ou tel élément réagis de tel ou tel façon avec tel ou tel élément ? C'est vrai quoi ou ont-ils appris tous sa ^^ Toute cette chimie, toutes ses réactions chimique possible, mais bordel d'ou viennent ses lois qui forge notre monde, et pourquoi tant de mélange possible sa n'as pas de sens. Hé mais sa prendrais peu être plus de sens si tous ses réactions n'étais pas réaliser chacune individuellement mais toutes ensembles, au même moment...
Et soudain avec cette image cauchemardesque de tous les élément chimique en uns créant la réactions la plus inattendu, j'ai eu un sentiment d'équilibre, comme si toutes ses réactions qui semblent aléatoires et imprévisibles formaient ensemble quelque chose de bien plus stable et calme. Sa serais enfaîte qu'une fois l'intégralité de éléments chimique réunis qu'aucune réactions n'aurait lieu, et cela voudrais dire que si tel ou tel élément réagis de tel ou tel façon avec tel ou tel élément sa saurais du au déchirement et a la séparation de ce qui composais cet équilibre parfait entre tous les éléments.(Oui je fais de la science OKLM sans aucune preuve de ce que j'avance, juste l'innocence même d'un humain penseur )

Donc je récapitule, après avoir fumé une assez grande quantité d'herbe, j'ai cru avoir compris que (c'est un exemple), si le sodium explose quand il réagis avec l'eau, et que ce même sodium va avoir des réactions divers et variés avec d'autre éléments, c'est parcequ'il fais en réalité partis d'une GIGANTESQUE RECETTE CHIMIQUE (j'ai vraiment écris sa?) et que chacun des éléments composants cette GIGA RECETTE continuera à vous exploser a la gueule chaque fois que vous rajouterez un ingrédient( je perd en crédibilité je le sens mince ) SAUF SI : vous les réunissez tous à l'exact même moment en veillant a ce qu'aucune réactions décide de se faire en solo loin du groupe car sa ferais tous foiré et sa détruirais surement votre lottisement avec.

Mais vous devez surement vous demandez ou je veux en venir, clair et net que j'essaye pas de trouver comment reconstruire je ne sais quelle recette chimique divine, n’importe qui de censé sais que sa n'as pas physiquement de sens, enfaite si je vous ai expliquer tous sa c'est que ce raisonnement m'as permis de construire une théorie autour de cette fameuse bille du Big Bang, peu être que (tous comme ma boule chimique magique de tous a l'heure) si tel ou tel lois de la physique existe et se comporte de cette façon, c'est peu être la conséquence du déchirement de cette bille, en gros si la gravité fonctionne tel que nous la connaissons aujourd'hui, et que les ondes soient ce qu'elles sont, et que tel ou tel objet a une masse, une température, parfois qu'il soit magnétique, radioactif ou bien de la matière noire, c'est parceque (attachez votre ceinture, pour certain sa na plus de sens je sais je sais..je vais mettre des guillemet pour que vous preniez bien la phrase au 649eme degré) je disais: "c'est parceque la bille lors de son Big Bang c'est fragmenté de tel ou de tel façon ce qui à pour conséquence de crée tel ou tel lois fondamental de notre Univers".

Mais ducoup j'en suis venu a me demandé : Si un Big Crunch avais lieu, et que la bille se reformais, serait-elle la même qu'avant notre Big Bang? et surtout si elle se redéchirais a nouveau et qu'un autre Big Bang se réalisais, les lois seraient elles les mêmes que notre Univers ou le Big Bang éclate aléatoirement toutes cette force créatrice? le sodium exploserait'il dans l'eau? le sodium existerait'il ? Et peut être même que la façon dont les atomes s'assemblent n'aurais rien a voir avec nous, si sa se trouve il n'y aurais même pas d'atomes, peu être même que le concept de "lumière" serais tous bonnement abstrait.

Héhé voilà merci d'avoir (Les fautes aie) Vous pouvez démontez ma théorie faites vous plaisirs
Mais je suis aussi très intéréssé par ce que vous avez dans la tête alors allez y toute réflexion fera avancer ce débat presque philosophique ! N'hésitez pas a me dire si sa vous intéresse plus de topic dans ce genre
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[Gilgamesh]

Bienvenu sur le forum,

une remarque de forme : faire un effort d’orthographe, ça ne serait pas un luxe à l'avenir.
une remarque de fond : les théories personnelles ne sont pas les bienvenues sur Futura, pas autorisé du tout, en fait.

Ces remarques faites (en vert), et puisque c'est la première fois, et que ta "théorie" est plutôt en forme de questions, on va y répondre.

D'abord cette histoire de "bille" à l'origine de l'univers mérite qu'on lui fasse un sort.

La théorie de l'expansion, dite du Big Bang, telle qu'exposée au départ par Georges Lemaître au début des années 30, proposait bien un objet concret, l'atome primitif dont la division aurait donné tout ce qui existe au sein d'un espace-temps en expansion. Lemaître se basait sur le Second principe de thermodynamique qui dit que l'entropie d'un système ne peut que croître et plaçait sa théorie dans le cadre de la toute jeune mécanique quantique. Vu que l'entropie est proportionnelle aux nombre de particules, donc de quanta, l'univers primitif devait exhiber une entropie minimale et donc un quantum unique. Après guerre, cette vision du jeune univers a été profondément renouvelée par la physique des hautes énergies. On s'est mis à pouvoir envisager l'univers comme un plasma chaud, cad un ensemble de particules d'énergie élevée, de plus en plus dense. La densité d'énergie croissante quand on remonte dans le temps permet d'exciter des champs associés à des particules de plus en plus massives. La démographie des particules n'en diminue pas pour autant.

Le volume de ce milieu n'est contraint par aucune théorie : il n'y a pas une "petite bille" à l'origine, mais un milieu de plus en plus dense et chaud, d'extension spatiale qu'on peut rendre grande ou petite de façon arbitraire. Par contre, on peut facilement individualiser, au sein de ce milieu, la fraction qui a donné naissance à l'univers observable. Et alors seulement, si on suit du regard cette région, sa taille va devenir de plus en plus petite quand on remonte le temps.

Les lois de la physique au sein de l'univers en expansion ne dépendent pas du "déchirement" d'une entité "petite bille" dont on n'a vu qu'elle ne correspondait à rien, mais de la température du milieu, c'est à dire de l'énergie cinétique moyenne des particules qui le composent.

Ce qu'on appelle communément la chimie (qui implique essentiellement des échanges d'électrons entre atome) ne prend corps qu'à la formation des atomes, environ 400 mille ans après le début de l'expansion. Auparavant il s'est passé bien d'autre phénomènes de plus hautes énergie qui implique les noyaux, les constituant des noyaux (les nucléons), les constituant des nucléons (les quarks) et d'autres phénomènes de plus hautes énergies et encore inconnus.

Tous ces phénomènes ne sont pas la cause de l'expansion, mais sa conséquence. La cause de l'expansion, qui se trouvait initialement dans la désintégration de l'atome primitif, est encore hypothétique aujourd'hui. On lui donne quand même un nom dans le cadre d'un prolongement de la théorie du Big Bang, qu'on appelle la théorie de l'inflation. Dans ce cadre, on propose un champs de densité d'énergie très élevée mais de pression négative, qui de façon assez contre-intuitive provoque une expansion spontanée et très vigoureuse de l'espace, avant de décroître brutalement en un endroit donné pour donner naissance à un univers en expansion classique.

[Fabyin49]

Encore pardon pour mon orthographe qui je sais ne vaux pas un clou, en tous cas je ne m'attendais pas à une réponse aussi riche, je ne suis qu'un amateur face a toi
Pas de théorie fumeuse, compris !
Mais ducoup tu penses que les lois de la physique existaient avant le Big Bang?

[f6bes]

Encore pardon pour mon orthographe qui je sais ne vaux pas un clou, en tous cas je ne m'attendais pas à une réponse aussi riche, je ne suis qu'un amateur face a toi
Pas de théorie fumeuse, compris !
Mais ducoup tu penses que les lois de la physique existaient avant le Big Bang?

Bjr à toi,
Il me semble que Gilgamech vient de te dire l'inverse : ".....n 400 mille ans APRES le début de l'expansion..."
Bon WE

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

Surtout on n'en sait rien. Différentes théories spéculatives existent mais c'est tout.

[Gilgamesh]

Mais ducoup tu penses que les lois de la physique existaient avant le Big Bang?

Toutes les théories qui envisagent l'origine de l'expansion impliquent un espace-temps préexistant munie de lois physiques. J'ai envie de dire : évidemment. La Big Bang est un phénomène, il a donc des causes. C'est l'a priori métaphysique qui permet de faire de la science.

S'il s'agit d'un autre univers, il n'est pas exclu qu'il soit régit par d'autres lois physiques que celles qui ont cours dans notre univers. Toutefois, à partir du moment où on propose un enchaînement de causes donnant naissance à un phénomène, ici notre Big Bang, les mutations des lois physiques impliquent un cadre unificateur, c'est à dire un ensemble de lois physiques de plus haut niveau dont une version avait court dans l'univers-parent et une autre dans notre univers. On peut envisager ça comme un changement de phase. Si on imagine un poisson physicien qui étudie les loi de son univers, il va trouver un ensemble de lois qi correspondent à ce qui se passe dans de l'eau liquide. S'il arrive à déchiffrer la matière à un niveau fondamental, il peut toutefois soupçonner l'existence d'un état de plus haute énergie, l'eau-vapeur, où les lois de son univers n'ont plus cours. Le cadre unificateur lui dit que c'est pourtant la même physique.

L'équivalent pour nous du milieu aqueux pour le poisson physicien, c'est l'état du vide. Le vide est l'objet fondamental de la Physique. Ce qu'on appelle le vide c'est un ensemble de champs, un pour chaque particule élémentaire, à leur état d'énergie minimal. Ce qu'on appelle la matière, c'est un vide qui n'est pas à son état d'énergie minimal, c'est à dire un vide excité. Le point est que même dans son état minimal, le champ conserve une activité résiduelle qui produit des couples de particules qui se résorbent en un temps très court (d'autant plus court que la particule produite est massive). Le vide se présente comme une ruche vibrionnante qui produit de la matière à jet continu. Mais il s'agit d'une matière virtuelle, c'est à dire que ces particules ne peuvent pas interagir avec une particule réelle, un détecteur de particules par exemple ; elles produisent par contre un effet collectif qui joue un rôle important dans la théorie des champs quantiques.

L'énergie par unité de volume ρ autrement dit la densité d'énergie du vide (en joule par mètre cube, par exemple) résulte d'une sommation sur les champs quantique.

L'énergie E d'un champ en théorie quantique c'est :

E(n) = (n + 1/2)hν

avec :
h la constante de Planck
ν (nu) la fréquence. Un ν donné représente un mode du champs. Pour une particule de masse m au repos, on a au minimum hv = mc², auquel il faut ajouter son énergie cinétique.
n = 0, 1, 2... le nombre de particules (réelles) du champ.

n>0 représente l'état excité, le champ génère de la matière
n=0 représente l'état d'énergie minimal du champ, cad le vide.

D'où l'énergie de point zéro du champ :

E(n=0) = hv/2

...qui n'est pas nulle, à cause de ce facteur 1/2 que j'ai mis en gras, et qui change tout.

Pour calculer l'énergie de vide, on intègre sur tous les modes des champs de toutes les particules (fermions, bosons) pour obtenir un total.


Et là, c'est le drame...

Même si on ne fait le calcul que sur un seul champ de particule, par exemple celui du photon, l'intégrale donne une densité d'énergie de l'ordre de ρ~10¹²⁰ fois la densité d'énergie mesurée. C'est ce qu'on appelle une catastrophe ultraviolette : en intégrant les modes de fréquences croissantes qui sont aussi les plus énergétiques (si on part des fréquences optiques, c'est quand on va vers les ultraviolets), l'intégrale diverge, cad que son résultat tend vers l'infini. Usuellement, on somme jusqu'à une fréquence dite de coupure, qu'il faut justifier physiquement. Or dans le cadre de la Physique actuelle, la fréquence de coupure c'est la fréquence de Planck. On obtient comme résultat que la densité d'énergie du champs est de l'ordre de la densité de Planck. Ok, ce n'est pas infini. Mais c'est quand même extraordinairement élevé. Ou pour le dire à l'inverse : notre vide apparaît extraordinairement peu énergétique par rapport à ce qu'il devrait être, si on se fie à la théorie quantique des champs. C'est le problème dit de la constante cosmologique. Sans doute le problème ouvert le plus brûlant de la physique actuelle.

C'est un problème, mais c'est aussi une solution. Car que se passerai t'il si le vide avait effectivement l'énergie prédite ?

Pour comprendre ça, il faut comprendre ce qu'on appelle l'équation d'état du vide. L'équation d'état d'un fluide, c'est la loi physique qui relie sa pression p et sa densité ρ.

Considéront un vide de densité d'énergie ρ non nulle. Si je prend un système constitué très simplement d'un volume de vide et que j'augmente ce volume, en lui faisant subir une expansion, que se passe t'il ? J'ai crée un volume plus grand d'espace remplis de vide. Comme ce vide représente une certaine énergie par unité de volume, j'ai augmenté l'énergie de mon système.

Soit U l'énergie interne de mon système.

En thermodynamique de base, l'équation de conservation de l'énergie s'écrit comme ça, pour un système adiabatique (=qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur, ce qui est le cas de l'Univers) et isentropique (= dont le nombre moyen de particules par unité de volume ne change pas, ce qui est le cas du vide) :

dU = -pdV

dU est la variation de mon énergie interne
p est la pression
dV est la variation de volume

Très simplement, si j'ai un piston remplis de gaz sous pression et que je le laisse aller, son volume va augmenter (dV>0), et l'énergie interne va diminuer : une force travaille, et ce travail est fourni à l'extérieur, ce qui fait tourner le moteur de la Volvo, par exemple . Mais ici, il ne semble pas que l'Univers puisse faire tourner une Volvo. Il ne fournit de travail à personne.

Alors voyons. D'après ce qui précède :

dU = ρdV

d'où :

ρ = -p

Autrement dit l'augmentation de l'énergie interne est compensée par une pression négative. C'est un truc plutôt bizarre, aucun autre fluide physique que le vide ne présente une pression négative.

Bon, ça c'est ce que nous dit la théorie quantique des champs, au sujet du vide.

Que nous dit la relativité générale, au sujet de l'espace ? Que la gravité g d'un fluide quelconque de densité d'énergie ρ et de pression p est (en notation très abrégée) :

g = ρ + 3p

Car en relativité générale, la pression gravite, c'est à dire qu'elle doit être comptabilisée dans la somme des termes qui produisent une courbure de l'espace. Le chiffre 3 devant le terme p est lié aux 3 dimensions spatiales.

Comme p est négative et égale à -ρ, ρ+3p est une quantité négative, ce qui implique une gravité répulsive, et la croissance de la métrique da/dt est du genre :

da/dt ~ exp(Ht)

avec H = (da/dt)/a

soit quelque chose d'assez musclé en terme d'exponentiel ("plus ça croit, plus ça croit rapidement" ). C'est ce mode d'expansion que l'on appelle l'inflation.

Ainsi "naturellement" un espace vide dont la densité d'énergie n'est pas nulle semble voué à croître indéfiniment, et de manière inflationnaire. Et ça apparaît tellement naturellement dans les équations "semi-classiques" (c'est à dire prenant en compte à la fois la relativité générale et la théorie des champs quantiques) que la question maintenant est de savoir pourquoi l'expansion est si faible : s'il y a eu inflation, celle ci doit bien s'être interrompue, quelque part et à un moment donné, sinon on ne serait pas là pour en parler. Ce que les anglo-saxons appellent "the graceful exit". C'est pour ça qu'on fait intervenir un champ qui se "dégrade" en très peu de temps et se thermalise en se couplant au champs "classiques" du Modèle Standard, engendrant un univers dense et chaud (10²⁷ K), avec une densité d'énergie du vide devenue très petite (~4 GeV/m3) et en expansion "classique", cad non pas inflationnaire mais dégressive, jusqu'à ce que l'univers se dilue suffisamment pour que le vide reprenne le dessus, ce qui est à nouveau le cas.

Notre univers apparaît donc dans ce schéma général comme un bulle de vide dont la jauge est presque à zéro, un vide rincé de son énergie initiale, ayant en quelque sorte presque tout investit dans les champs de matière, et en expansion ralentie, dans un vaste océan de vide de haute énergie en inflation. Dans ces condition il n'est pas question que surgisse un nouvel épisode d'inflation dans notre univers. Les batteries sont à plat, mais nous sommes là .

[Fabyin49]

Je ne suis pas sur d'avoir tous compris, enfaîte j'arrive vraiment pas à comprendre comment c'est possible qu' un espace vide ai une énergie. Tu vas surement me taper sur les doigts mais ce facteur 1/2 perd peut être son sens quand on parle d'un espace vide?
Mais je vous avoue être surpris par votre niveau à tous et je me sent assez petit en tous cas Bilgamesh sa m'as fais plaisir de lire ta réponse, merci d'y avoir consacré du temps

[Gilgamesh]

Je ne suis pas sur d'avoir tous compris, enfaîte j'arrive vraiment pas à comprendre comment c'est possible qu' un espace vide ai une énergie. Tu vas surement me taper sur les doigts mais ce facteur 1/2 perd peut être son sens quand on parle d'un espace vide?

Oui, c'est surprenant. Et ça représente un changement essentiel de paradigme pour comprendre la physique moderne.

On s'est représenté initialement la matière comme un milieu continu (le "plein"). C'est la hylé d'Aristote ou la res extensa (substance étendue) de Descartes (*). Le vide était donc l'interruption de la matière. Puis on a découvert que la matière avait une structure particulaire, les atomes. On c'est donc représenté le monde comme un gaz plus ou moins dense d'atomes baignant dans le vide. La matière inclut donc un certaine quantité de vide. Puis on a trouvé des composants à l'atome, et la notion moderne de particules élémentaires a émergé. Une particule élémentaire n'a pas de structure interne et pas de volume. La notion de "plein" qui avait encore un sens dans le cadre de l'atome (vu comme une bille de matière) va disparaître tout à fait. Et parallèlement à cela, la particule élémentaire devient un produit du champ. C'est une mutation tout à fait fondamentale, car contrairement à une particule, qui est là ou pas au sein d'un volume, le champ est une propriété universelle de l'espace. Si j'individualise dans mon esprit une boite fermée, je peux dire s'il y a ou pas un électron dans cette boite. Le nombre d'électron dans la boite peut être 0, 1, 2, ..., N. Mais le champ de l'électron est là partout, tout le temps. Et si tous les électrons sont absolument semblables, c'est qu'ils sont produit par le même champ.

On remplace la notion de particules, des petites billes dénombrables, qui occupent chacune une certaine portion d'espace et entre lesquelles s'étend le vide, par le champ, un objet continu et ubiquitaire qui remplit tout l'espace. Supposer son absence implique de se placer dans un autre univers.


Dans ce genre de débat il y a trois notions distinctes qu'il ne faut pas confondre :

1 Le néant qui est un concept métaphysique, c'est à dire qu'il réside dans sa simple définition : ce n'est rien. Il implique non seulement l'absence de matière mais également d'espace, de temps et plus généralement de tout ce qui pourrait représenter quoique ce soit d'intelligible. Par définition le néant ne peut donc rien désigner de réel, ni même d'imaginaire. Pour cette raison évidente, ce n'est pas un concept physique.

Note : le nombre zéro en mathématique n'est pas rien. C'est un nombre pourvu de nombreuses propriétés. S'il a des propriétés, c'est donc quelque chose. Ce n'est donc pas une bonne image pour représenter le néant, même étant abstrait et non physique. Pour bien se représenter le néant, il faut simplement se dire qu'il n'est pas représentable.


2 Le vide, qui n'est pas rien. Le vide se définit comme l'état d'énergie minimal des champs. Il n'est donc pas absolu dans le sens de "pas absolument vide", même fondamentalement. En un sens, le champ ne remplit pas le vide. Il est le vide. Et c'est un objet complexe. Élucider ses lois occupent les jours et les nuits des théoriciens. Le vide héberge "en potentiel" absolument tout le bestiaire des particules. Il suffit d'agiter le tapis, de lui injecter de l'énergie, pour provoquer une profusion des particules, comme une pluie tombant du pommier que l'on secoue. La notion de vide devient relative : il y a "quelque chose" formant ce vide manifestement, muni de lois précises et non triviales. Formé de champs couplés qui se répartissent l'énergie de manière très inégales. Le nombre et le couplage possibles des champs sont absolument inépuisables.


3 L'espace-temps, le contenant géométrique du vide, que l'on pourrait supposer coïncider avec un "vide absolu" (un vide sans les champs qui composent le vide réel). Cet espace-temps est décrit par la Relativité générale et même si on le "vide de son vide" il conserve des propriété qui n'ont rien de naïves :
- l'espace fait bloc avec le temps, au sens que toute mesure des distances entre deux évènements doit faire intervenir la coordonnées temporelle pour être invariante d'un référentiel à un autre;
- en présence d'énergie-impulsion il adopte une courbure ;
- envisagé dans son ensemble il ne possède pas de solution statique stable : il ne peut être qu'en expansion ou en contraction ;
- il possède possiblement une topologie complexe (espace non simplement connexes) ;
- il est possible d'envisager un nombre plus grand que 3+1 dimensions (dimensions compactifiées requise par la théorie des cordes...) ;
- il est possiblement quantifié (dans le cadre d'une gravité quantique en boucle) ou composés de points "flous" (dans le cadre d'une géométrie non commutative)


L'espace lui même n'a donc rien d'un objet simple et sa complexité structurale pourrait être mise à l'origine de la fécondité du vide.

Ces deux dernières notions de vide quantique et d'espace-temps représentent quelque chose de physique, et elles font l'objet de spéculations de haut niveau, car elle sont testables, pour une part du moins.





(*) Notons toutefois que la théorie concurrente, d'une nature particulaire de la matière a été émise dès le Ve siècle av. JC par les atomistes (Leucippe, Démocrite d'Abdère, repris par Epicure, Lucrèce...)

[Fabyin49]

Ok donc je pense avoir pigé la distinction entre néant et vide, mais cela signifie que le vide aurais une propriété physique propre? Si je comprend bien, le fait que le vide respect les lois de la physique de notre univers signifie qu'il n'est pas vide ?

[Gilgamesh]

Ok donc je pense avoir pigé la distinction entre néant et vide, mais cela signifie que le vide aurais une propriété physique propre? Si je comprend bien, le fait que le vide respect les lois de la physique de notre univers signifie qu'il n'est pas vide ?

J'irais plus loin que ça. Plutôt que de dire que le vide "respecte" les lois de la Physique, je dirais que ce qu'on appelle les lois de la Physique doit se comprendre comme une propriété du vide.

[Fabyin49]

Si t'aurais une métaphore pour m'aider à comprendre sa serais pas de refus ^^
Explique moi: le vide serait en quelque sorte notre """"format"""" (oui j'en ai mit 4) dans lequel notre espace temps existe?

[Gilgamesh]

Si t'aurais une métaphore pour m'aider à comprendre sa serais pas de refus ^^
Explique moi: le vide serait en quelque sorte notre """"format"""" (oui j'en ai mit 4) dans lequel notre espace temps existe?

Je ne suis pas sûr de comprendre ce que tu intuitionnes derrière le terme "format". Mais l'espace temps est bien lié à son contenu (le vide) par les équations de la relativité générale.

[Danabc]

Bonjour à tous, je ne sais si je peux poursuivre ici ou lancer un nouveau sujet. J'aurais aimé comprendre comment nos scientifiques ont fait pour savoir en pratique comment l'univers est plat. D'après ce que j'ai compris, et c'est vrai qu'à ce stade, c'est facile à comprendre, plat entraine que les 3 angles d'un triangle font 180 degrés. Par exemple, si notre bonne vieille terre était lisse comme une bille de billard, et que nous poserions 3 longues ficelles au sol de manière à former un triangle, nous constaterions que la somme des 3 angles ne fait pas 180 degrés, nous savons ainsi que notre terre n'est pas plate. Mais pour l'univers, comment fait-on ? Un grand merci par avance.

[Gilgamesh]

On utilise comme règle standard la taille des BAO (baryon acoustic oscillations) en français oscillation acoustique des baryons. Les BAO sont simplement des fluctuations de densité de la matière ordinaire (par opposition avec la matière noire qui n'émet pas de lumière) qui se propagent dans le plasma constituant le jeune univers.

Dans l'air, une fluctuation de densité du gaz ça se propage à la vitesse du son, et on appelle ça "le son" Bon, ben là c'est pareil, mais à plus grande échelle et ça fait en plus intervenir la gravité. Imagine une région un peu plus dense que la moyenne dans le plasma qui remplit l'univers. Etant plus dense, le champ de gravité y est un peu plus élevé et il attire la matière environnante (y compris la matière noire). Mais en se contractant, sa pression et sa température augmentent, ce qui agit comme une force en sens inverse. Ça forme des oscillations de pression qui se propagent à une célérité qui dépend de la température et de la densité du milieu. Au pic de densité, la température et donc l'émissivité du plasma augmente : ça correspond à des zones un peu plus chaude sur la carte du rayonnement. Et au creux de densité des zone un peu moins chaude. D'où l’allure bariolée du CMB quand on le mesure au cent millième de degré près.

La suite de l'explication ici : http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5626657

[Danabc]

On utilise comme règle standard la taille des BAO (baryon acoustic oscillations) en français oscillation acoustique des baryons. Les BAO sont simplement des fluctuations de densité de la matière ordinaire (par opposition avec la matière noire qui n'émet pas de lumière) qui se propagent dans le plasma constituant le jeune univers.

Dans l'air, une fluctuation de densité du gaz ça se propage à la vitesse du son, et on appelle ça "le son" Bon, ben là c'est pareil, mais à plus grande échelle et ça fait en plus intervenir la gravité. Imagine une région un peu plus dense que la moyenne dans le plasma qui remplit l'univers. Etant plus dense, le champ de gravité y est un peu plus élevé et il attire la matière environnante (y compris la matière noire). Mais en se contractant, sa pression et sa température augmentent, ce qui agit comme une force en sens inverse. Ça forme des oscillations de pression qui se propagent à une célérité qui dépend de la température et de la densité du milieu. Au pic de densité, la température et donc l'émissivité du plasma augmente : ça correspond à des zones un peu plus chaude sur la carte du rayonnement. Et au creux de densité des zone un peu moins chaude. D'où l’allure bariolée du CMB quand on le mesure au cent millième de degré près.

La suite de l'explication ici : http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5626657

Grand merci. C'est merveilleux de voir comment ci et là on arrive à répondre aux questions de l'univers. C'est un travail d'enquête si minutieux, ou grâce à la communication entre chercheurs, l'intelligence humaine parvient à remonter le temps et scruter l'univers si loin.

[Gilgamesh]

Je ne peux qu'acquiescer. Ce que je trouve le plus excitant c'est la capacité de l'astrophysique à exploiter les moindres recoins du moindre signal dans toutes les longueurs d'onde pour contraindre les modèles théoriques. Ou dans l'autre sens à utiliser les théories pour rendre intelligibles des observations qui au premier abord semble complètement banales, vides ou désordonnées.

[Gilgamesh]

Un exemple magistral ici :

Derniers résultats de la mission Planck (17 mai 2016)

Qui montre l'incroyable diversité de résultats et la précision atteinte dans le paramétrage des modèle en exploitant la "simple" mesure (mais très précise) de la température du fond du ciel.

[pidofra]

Bonjour a tous
Juste un petit mot qui n'a rien a voir avec la discution mais pour FABYIN49 une petite visite a wiki c'est simpe et ça peut aider

ça : pronom démonstratif, abréviation de cela.
- Il remplace familièrement les mots ceci, cela :
Un rat, il ne manquait plus que ça !
Mentir, je n'aime pas ça !
Me faire ça, à moi, qui les aimais tant.

sa : adjectif possessif (ma, ta sa ...)
- Il désigne l'appartenance à....
Il a son lit et sa commode dans une des chambres.
Voici une tasse et sa petite cuillère.

[papy-alain]

Un exemple magistral ici :

Derniers résultats de la mission Planck (17 mai 2016)

Qui montre l'incroyable diversité de résultats et la précision atteinte dans le paramétrage des modèle en exploitant la "simple" mesure (mais très précise) de la température du fond du ciel.

En regardant cette vidéo, une question m'est venue à l'esprit : peut on espérer dans l'avenir "voir" plus loin que le FDC, et donc remonter plus loin dans le temps ? Je pense notamment à la détection des neutrinos primordiaux, qui ont eu la possibilité de se libérer plus tôt que les photons. Les difficultés technologiques sont elles insurmontables pour y parvenir, ou, au contraire, travaille-t-on déjà dans ce sens ?

[Deedee81]

Salut,

En regardant cette vidéo, une question m'est venue à l'esprit : peut on espérer dans l'avenir "voir" plus loin que le FDC, et donc remonter plus loin dans le temps ? Je pense notamment à la détection des neutrinos primordiaux, qui ont eu la possibilité de se libérer plus tôt que les photons. Les difficultés technologiques sont elles insurmontables pour y parvenir, ou, au contraire, travaille-t-on déjà dans ce sens ?

Amha pour les neutrinos c'est assez mal barré. Les neutrinos primordiaux, avec le redshift, doivent avoir une très faible énergie et être totalement indétectable (par tout processus connu). A confirmer.

Par contre, la porte est ouverte pour les ondes gravitationnelles primordiales (qui en plus ont le bon goût de remonter encore plus loin ). Peut-être pas pour une détection directe, mais elles doivent laisser des trace dans le rayonnement fossile. Avec une analyse encore plus fine et surtout l'analyse de la polarisation, il y a de bons espoirs à assez court terme ( http://www.futura-sciences.com/magaz...modes-b-14440/ )

[Gilgamesh]

En regardant cette vidéo, une question m'est venue à l'esprit : peut on espérer dans l'avenir "voir" plus loin que le FDC, et donc remonter plus loin dans le temps ? Je pense notamment à la détection des neutrinos primordiaux, qui ont eu la possibilité de se libérer plus tôt que les photons. Les difficultés technologiques sont elles insurmontables pour y parvenir, ou, au contraire, travaille-t-on déjà dans ce sens ?

Comme précisé par DD, il y a en fait deux fonds fossiles théoriquement détectables, au delà du CMB :

* le CvB (C-nu-B ou CNB pour cosmic neutrino background) le fond neutrinos fossile, autours de 0,2 milliélectron-volt. Comme dit, sa détection directe représente un défi technologique quasi insurmontable, du fait de sa très faible énergie. Un très gros télescope à neutrino comme Super Kamiokande avec des épaisseurs d'eau de quelque 40 mètres doit capter 1 neutrino de 1 Mev sur 10¹⁶ en ordre de grandeur. Or la section efficace des neutrinos est proportionnelle au carré de leur énergie, soit une section efficace des neutrinos primordiaux 10²⁰ fois plus faible...

Indirectement par contre y'a moyen, justement à partir des donnée de la mission Planck. Avant l’émission du CMB, l'énergie des neutrinos étaient très élevée, ils interagissaient pas mal avec la matière et leur déplacement à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, supérieure donc à la vitesse du son, a donné naissance à des ondes de chocs dans le plasma primordial. Soit de minuscules changements dans les fluctuations de densité de matière et l’ajout, par conséquent, d’infimes variations de températures au moment de l’émission du fond diffus cosmologique. (Follin & co, 2015) ont comparé les fluctuations de densité que l’on aurait dû avoir s’il n’y avait pas eu de neutrinos primordiaux avec les données obtenues par le satellite Planck. Les résultats montrent, avec une bonne précision, un décalage correspondant sans ambiguïté à l’influence du fond cosmologique de neutrinos. Il permet même de confirmer l’existence d’au moins trois saveurs de neutrinos en accord avec les derniers développements théoriques.

Ci-dessous les simulations du spectre des fluctuations de température selon les différentes hypothèses de saveurs de neutrino N=1, 3 ou 5. Les tirets noirs représentent les mesures issues de la mission Planck.



Image credit: Brent Follin, Lloyd Knox, Marius Millea, and Zhen PanPhys. Rev. Lett. 115, 091301 — Published 26 August 2015.

Résultat :

N_ν = 3,04 ± 0,18

A lire (en anglais):

Un article CONFIRMED: The Last Great Prediction Of The Big Bang! A leftover glow unlike any other — of neutrinos — has finally been seen.

Une présentation (PDF) : Cosmic Neutrinos and Other Light Relics



* le GWB (gravitational wave background) le fond d'ondes gravitationnelles fossile. Ces ondes pourraient avoir été émises à divers moment, dont celui de la transition électrofaible lorsque l'interaction faible et l'interaction électromagnétique ont formés deux forces distinctes vers une énergie de ~100 GeV (10^-12 s). On a pas mal parlé de leur traces détectables sur le mode B de polarisation de CMB (voir la vidéo et le lien proposé par DD). Mais rien ne vaudrait une détection directe ! Ces ondes ont été fortement redshiftés et se propagent aujourd'hui à basses fréquence. Très, très basses fréquence, genre un cycle par année (~10^-8 Hz). Dans un domaine de fréquence totalement inaccessible aux grands interféromètres terrestres LIGO-VIRGO & co. Mais y'a quand même des projets de détection en cours. L'un d'eux est le Pulsar timing array. L'idée est de sélectionner de 20 à 50 pulsars milliseconde très bien calibrés, cad très réguliers, sur la voûte céleste. Ce sont des étoiles à neutron en rotation très rapides et très régulières avec des période précise à la fraction de nanoseconde. Ça va former une espèce de réseau GPS galactique. La zone d'espace étirée par le passage de l'onde gravitationnelle concerne l'ensemble de la Galaxie, et donc en particulier la distance entre la Terre et le pulsar (de l'ordre de qq milliers d'années-lumière). Et ça va faire qu'un pulse va arriver, genre, 20 ns plus tôt en Juillet et 20 ns plus tard en Janvier. On a donc besoin d'un ensemble de sources dont les signaux sont suffisamment fiables (en faisant la moyenne de tous) sur une année pour pouvoir mesurer ce genre de d'avance et de retard.

[Deedee81]

Indirectement par contre y'a moyen, justement à partir des donnée de la mission Planck. Avant l’émission du CMB, l'énergie des neutrinos étaient très élevée, ils interagissaient pas mal avec la matière et leur déplacement à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, supérieure donc à la vitesse du son, a donné naissance à des ondes de chocs dans le plasma primordial. Soit de minuscules changements dans les fluctuations de densité de matière et l’ajout, par conséquent, d’infimes variations de températures au moment de l’émission du fond diffus cosmologique. (Follin & co, 2015) ont comparé les fluctuations de densité que l’on aurait dû avoir s’il n’y avait pas eu de neutrinos primordiaux avec les données obtenues par le satellite Planck. Les résultats montrent, avec une bonne précision, un décalage correspondant sans ambiguïté à l’influence du fond cosmologique de neutrinos. Il permet même de confirmer l’existence d’au moins trois saveurs de neutrinos en accord avec les derniers développements théoriques.

Là j'ai appris quelque chose. Merci Gilga.

[papy-alain]

Là j'ai appris quelque chose.

Tu n'es pas le seul.

[Gilgamesh]

Planck est vraiment la bonne à tout faire de la cosmologie

[Garion]

J'avais lu un article il y a environ une dizaine d'année aussi qui expliquait que le comportement des super-novae est très conditionné par l'émission de neutrinos en son cœur qui réagissaient avec les couches externes. C'est toujours d'actualité ?

[ansset]

merci aussi Gilgamesh,
je pensais bien que la piste ( même indirecte ) sur les neutrinos n'était pas abandonnée.
En revanche j'ai appris qcq chose sur les OG.
Cdt

[Deedee81]

SAlut,

J'avais lu un article il y a environ une dizaine d'année aussi qui expliquait que le comportement des super-novae est très conditionné par l'émission de neutrinos en son cœur qui réagissaient avec les couches externes. C'est toujours d'actualité ?

Oui, tout à fait. Sans neutrinos, les supernovae seraient des pétards mouillés. Mais ça n'a pas grand chose à voir avec l'observation des débuts de l'univers à l'aide de neutrinos.

[papy-alain]

Dans la même vidéo, relative à l'observation du CMB, il est question de la déviation des rayons lumineux par effet de lentille gravitationnelle des amas galactiques, mais je n'ai pas bien compris comment ils arrivent à corriger cela.

[ansset]

Dans la même vidéo, relative à l'observation du CMB, il est question de la déviation des rayons lumineux par effet de lentille gravitationnelle des amas galactiques, mais je n'ai pas bien compris comment ils arrivent à corriger cela.

bonjour,
qu'entends tu par "corriger" ?
de fait il me semble que l'observation des lentilles gravitationnelles ainsi que celle des cisaillements cosmiques ( dans le même esprit ) apportent de nouvelles mesures.
qui elles même peuvent contribuer à mieux évaluer : la constante de Hubble, et aussi la masse de notre univers ( incluant la matière noire ) donc in finé peut être la courbure.

[papy-alain]

bonjour,
qu'entends tu par "corriger" ?

J'entends par là restituer l'image du CMB telle qu'elle devrait nous parvenir s'il n'y avait pas toutes ces petites déviations, qui pourraient faire penser à de petites anisotropies qui, en fait, pourraient ne pas exister. (J'emploie le conditionnel car je suis dans le flou le plus total sur la manière d'identifier ou non ces milliards de petites perturbations).