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Les propriétés du vide

  1. Gilgamesh

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    janvier 2003
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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Comment sait on qu'il y a plus de matière que d'antimatière ?
    1) Si l'on observe une galaxie d'antimatière, rien ne permet de la savoir.
    2) L'Univers pourrait très bien être coupé en deux, avec matière et antimatière en proportions égales. Les grands grands espaces vides que l'on observe un peu partout pourraient très bien résulter d'une annihilation précoce de matière/antimatière, non ?
    On peut imaginer (mais c'est une hypothèse purement arbitraire), que dans une autre région de l'univers, très loin de nous (hors de l'univers visible), ce soit l'antimatière qui ait pris le dessus. Par contre dans notre sphère de Hubble, je ne vois pas trop comment défendre ça.

    On observe avec le CMB un univers très jeune, et remplit uniformément de gaz relativement dense. Si une partie était de la matière et l'autre de l'antimatière, ça se verrait nettement sur la frontière, avec émission de raie de désintégration (redshifté, mais avec un spectre nettement non thermique). Or le CMB a un spectre parfaitement thermique. On peut imaginer quand même qu'une bulle située dans notre horizon mais non incluse dans le CMB soit formée d'antimatière, mais ça représente en soi une hypothèse arbitraire. Et l'existence d'une période annihilation devrait se traduire par la production d'un flux gamma bien collimaté sur la voûte céleste. Ça ne devrait pas passer inaperçu.

    -----

    Dernière modification par Gilgamesh ; 12/01/2018 à 16h37.
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  2. Lebleu34

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    Re : Les propriétés du vide

    Bonjour,

    @Gilgamesh : Merci pour ce post.

    Comme papy-alain je pensais qu'on avait aucun moyen de savoir si une galaxie que l'on pouvait observer était constituée de matière ou d'antimatière.

    J'ai en même temps appris le terme sphère (ou volume) de Hubble.

    Du coup j'ai une question : comment se fait-il que vu que la sphère de Hubble est plus petite que l'univers observable, la lumière comprise après l'horizon de la sphère de Hubble puisse nous parvenir, puisque passé ce point, la matière s'éloigne plus vite que la lumière ?

    J'ai une autre question : si l'expansion de l'univers s’accélère, cela veut il dire que la sphère de Hubble diminue ?
     

  3. papy-alain

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    avril 2007
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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    On peut imaginer (mais c'est une hypothèse purement arbitraire), que dans une autre région de univers, très loin de nous, ce soit l'antimatière qui ait pris le dessus. Par contre dans notre sphère de Hubble, je ne vois pas trop comment défendre ça.

    On observe avec le CMB un univers très jeune, et remplit uniformément de gaz relativement dense. Si une partie était de la matière et l'autre de l'antimatière, ça se verrait nettement sur la frontière, avec émission de raie de désintégration (redshifté, mais avec un spectre nettement non thermique). Or le CMB a un spectre parfaitement thermique. On peut imaginer quand même qu'une bulle située dans notre horizon mais non incluse dans le CMB soit formée d'antimatière, mais ça représente en soi une hypothèse arbitraire. Et l'existence d'une période annihilation devrait se traduire par la production d'un flux gamma bien collimaté sur la voûte céleste. Ça ne devrait pas passer inaperçu.
    On peut supposer que lors de la nucléosynthèse primordiale, de grandes quantités de matière et d'antimatière se soient annihilées, bien avant la période du découplage. On n'en aurait alors aucune trace dans le CMB, qui pourrait être composé par moitié de l'une et de l'autre, sans que cela soit observable. Ce sont des suppositions gratuites, mais qui permettent de penser que l'hypothèse qui veut que la matière domine l'antimatière comporte pas mal d'incertitudes, non ?
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
     

  4. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    On peut supposer que lors de la nucléosynthèse primordiale, de grandes quantités de matière et d'antimatière se soient annihilées, bien avant la période du découplage. On n'en aurait alors aucune trace dans le CMB, qui pourrait être composé par moitié de l'une et de l'autre, sans que cela soit observable. Ce sont des suppositions gratuites, mais qui permettent de penser que l'hypothèse qui veut que la matière domine l'antimatière comporte pas mal d'incertitudes, non ?
    Que de grandes quantités de matière et d'antimatière se soient annihilées dans le jeune univers, ce n'est pas une supposition, c'est une certitude, mais ça se produit pour l'essentiel bien avant la nucléosynthèse primordiale. L'énergie relarguée est ensuite thermalisée mais il reste un fossile mesurable : le rapport baryon sur photon.

    nb/nγ ~ 10-9

    A un ordre de grandeur près (d'autres processus ont produit de l'entropie, donc des photons, dans le jeune univers) ça représente l'excès relatif de matière sur l'antimatière que la baryogenèse doit expliquer.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 12/01/2018 à 16h35.
    Parcours Etranges
     

  5. bel23

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    Re : Les propriétés du vide

    J'ai lu que l'univers pourrait être né d'une fluctuation quantique,
    1 Donc avant l'univers il y avait du vide ?
    2 Donc une telle fluctuation pourrait se reproduire n'importe quand dans notre univers ?
     


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  6. shub22

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Que de grandes quantités de matière et d'antimatière se soient annihilées dans le jeune univers, ce n'est pas une supposition, c'est une certitude, mais ça se produit pour l'essentiel bien avant la nucléosynthèse primordiale.
    Comment on sait cela avec certitude ? J'ai cherché sur le Net mais j'ai pas trouvé.
    Il y a les 3 conditions de Sakharov qui expliqueraient l'excès de matière sur l'antimatière. La deuxième dit:
    Il existe un processus violant la conservation du nombre baryonique. En effet, le nombre baryonique est égal à la différence entre le nombre de particules de matière (plus précisément le nombre de baryons) et le nombre de particules d'antimatière (d'antibaryons). Ce nombre est supposé initialement nul, et est non nul à l'issue de la baryogénèse, puisque celle-ci génère un excès de baryons.

    Le problème est que Sakharov ne donne pas la nature de ce processus à part que les lois régissant les baryons et les antibaryons ne sont pas les mêmes, et aussi une rupture de l'équilibre thermique favorisant une réaction plutot que l'autre.
    Pataphysicien comme Ibicrate le Géomètre & Sophrotatos l’Arménien
     

  7. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par bel23 Voir le message
    J'ai lu que l'univers pourrait être né d'une fluctuation quantique,
    1 Donc avant l'univers il y avait du vide ?
    2 Donc une telle fluctuation pourrait se reproduire n'importe quand dans notre univers ?
    Dans le cadre de la théorie de l'inflation le scénario suivant : on postule que l'état d'énergie typique du vide est très élevé, en se basant sur les résultat de la théorie quantique des champs. De façon qu'on explique pas encore, mais qui se constate simplement du fait que notre univers existe, il existe un état du vide de basse énergie, le nôtre. La thermodynamique classique permet donc de prédire que ce vide énergétique va décroître spontanément pour rejoindre le point bas. Avant et durant cette chute, l'univers est en inflation, et un volume élémentaire de vide de dimension subatomique (disons 10-28 cm) va atteindre une taille centimétrique, c-à-d une croissance d'un facteur e100 environ en une durée très brève de l'ordre de 10-32s. Si on donne à la densité d'énergie initiale la valeur d'énergie dite de Grande Unification (GUT), de l'ordre de (1016 GeV)4 alors la bille d'univers qui sort de l'inflation est remplit d'un plasma dont l'énergie totale est suffisante pour donner naissance à toute la matière (baryonique et noire) et tous le rayonnement de l'univers. Le vide initial a changé de phase, et convertit son énergie en matière et rayonnement. La pression qui était fortement négative est devenu fortement positive, le taux d'expansion de l'espace est maintenant freiné par son contenu. On raccroche ainsi les wagons avec un Big Bang chaud classique, mais on a une idée désormais de ce qui aurait pu faire "bang".

    Ensuite l'univers se dilue lentement, et la densité d'énergie du vide, bien que maintenant très basse, prend le dessus sur la densité de matière. Aujourd'hui, la densité d'énergie du vide représente 0,7 densité critique tandis que la densité de matière noire et baryonique ne représente que 0,3 environ. L'univers devrait continuer de s'étendre et la densité de matière atteindra asymptotiquement zéro. L'univers s'est formé du vide, et il retourne au vide. Mais un vide très peu énergétique. Ceci fait que le scénario de sa naissance ne peut pas se reproduire en son sein. Ou du moins, ça ne peut se produire (et sa devrait se produire) sous une forme beaucoup plus soft. Notre vide, qui n'est que métastable, peut encore changer d'état. Cela se traduit par l'apparition d'une zone sphérique qui s'étend par contamination à la vitesse de la lumière. On se figure donc l'univers à très long terme comme un gruyère avec des poches de vide ayant changé d'état, avec un taux d'expansion légèrement diminué (si le nouvel état est de plus basse énergie, ce qui est le plus probable) au sein d'une matrice constituée du vide que nous connaissons.
    Parcours Etranges
     

  8. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par shub22 Voir le message
    Comment on sait cela avec certitude ? J'ai cherché sur le Net mais j'ai pas trouvé.
    Il y a les 3 conditions de Sakharov qui expliqueraient l'excès de matière sur l'antimatière. La deuxième dit:
    Il existe un processus violant la conservation du nombre baryonique. En effet, le nombre baryonique est égal à la différence entre le nombre de particules de matière (plus précisément le nombre de baryons) et le nombre de particules d'antimatière (d'antibaryons). Ce nombre est supposé initialement nul, et est non nul à l'issue de la baryogénèse, puisque celle-ci génère un excès de baryons.

    Le problème est que Sakharov ne donne pas la nature de ce processus à part que les lois régissant les baryons et les antibaryons ne sont pas les mêmes, et aussi une rupture de l'équilibre thermique favorisant une réaction plutot que l'autre.
    On ne le sait pas positivement, on le postule. On pourrait effectuer la baryogenèse à l'échelle de Planck, mais l'inconvénient d'une telle échelle est qu'en refroidissant l'univers produit de monopôles magnétique. Donc on positionne la fin de l'inflation quelque cran plus bas, à l'échelle grand-unifiée.

    Presque toutes les théories grand-unifiées couplent les quarks et les leptons de telle sortent à violer effectivement le nombre baryonique, d'où l'idée de placer la baryogenèse à ce moment là. Beaucoup de particules de jauge de ces théories sont instables, notamment les bosons de jauge X et Y. Leur désintégration pourrait être responsable de la non conservation du nombre baryonique. Il existe également d'autre mécanisme possible à des échelles d'énergie un peu plus faible (électrofaible).
    Parcours Etranges
     

  9. papy-alain

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    Re : Les propriétés du vide

    Que l'univers soit né d'une fluctuation quantique, déjà, il faut y croire. Cette hypothèse pose la question d'un vide préexistant, en contradiction avec le modèle standard qui veut que le vide soit créé par l'expansion. C'est mon idée personnelle, mais l'avis d'un spécialiste serait le bienvenu.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
     

  10. bel23

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    Re : Les propriétés du vide

    Merci Gilgamesh,

    N'y a t'il pas une théorie stipulant qu'il y a eu création de 2 univers, l'autre étant fait d'antimatière ?

    Est-ce que je me trompe si, selon la théorie évoquée, je fais un rapprochement entre la création de 2 univers et celle des particules virtuelles de notre univers ?
     

  11. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Que l'univers soit né d'une fluctuation quantique, déjà, il faut y croire. Cette hypothèse pose la question d'un vide préexistant, en contradiction avec le modèle standard qui veut que le vide soit créé par l'expansion. C'est mon idée personnelle, mais l'avis d'un spécialiste serait le bienvenu.
    Le modèle standard explique que l'espace dans lequel nous vivons a été crée par l'expansion, ceci ne change pas. Mais ce modèle n'explique pas l'expansion, vu que la matière comme le rayonnement sont des fluides qui gravitent positivement, donc qui freinent l'expansion. Il faut postuler un vide énergétique pour obtenir un espace qui enfle spontanément. Et le changement d'état permet d'expliquer à la fois la fin de l'inflation et l'origine de la matière.
    Parcours Etranges
     

  12. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par bel23 Voir le message
    Merci Gilgamesh,

    N'y a t'il pas une théorie stipulant qu'il y a eu création de 2 univers, l'autre étant fait d'antimatière ?

    Est-ce que je me trompe si, selon la théorie évoquée, je fais un rapprochement entre la création de 2 univers et celle des particules virtuelles de notre univers ?
    Non, la matière et l'antimatière sont crées en même temps et au même endroit pour conserver les nombres quantiques.
    Parcours Etranges
     

  13. papy-alain

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Le modèle standard explique que l'espace dans lequel nous vivons a été crée par l'expansion, ceci ne change pas. Mais ce modèle n'explique pas l'expansion, vu que la matière comme le rayonnement sont des fluides qui gravitent positivement, donc qui freinent l'expansion. Il faut postuler un vide énergétique pour obtenir un espace qui enfle spontanément. Et le changement d'état permet d'expliquer à la fois la fin de l'inflation et l'origine de la matière.
    Oui, mais je reviens à la première question du post #35. Pour qu'il y ait une fluctuation quantique ayant engendré notre univers, il faut bien que cette fluctuation se produise quelque part, dans un vide préexistant. D'où ce qui m'apparaît comme une contradiction.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
     

  14. Gilgamesh

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par papy-alain Voir le message
    Oui, mais je reviens à la première question du post #35. Pour qu'il y ait une fluctuation quantique ayant engendré notre univers, il faut bien que cette fluctuation se produise quelque part, dans un vide préexistant. D'où ce qui m'apparaît comme une contradiction.
    Ça introduit juste l'idée du multivers.
    Parcours Etranges
     

  15. papy-alain

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    Re : Les propriétés du vide

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Ça introduit juste l'idée du multivers.
    ...Qui est donc en contradiction avec le modèle standard.
    Les météorites ne peuvent exister car il n'y a pas de pierres dans le ciel. Lavoisier.
     


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