Higgs & inertie

[invite73192618]

Bonjour,

Explication vue ailleurs (adaptation libre)

Quelle est la différence entre boson de Higgs et graviton?

Pour le comprendre il faut d'abord réaliser que la masse inerte et la masse gravitationnelle sont des choses conceptuellement distinctes. Dans un univers sans gravité, les objets pourraient encore avoir une inertie, c'est-à-dire une résistance à la mise en mouvement. Donc, sachant que l'inertie et la gravité sont distinctes, il est facile de voir les différents rôles du boson de Higgs versus du graviton. Le boson de Higgs fournit l'inertie. Le graviton fournit la gravité. Ces deux propriétés sont complètement distinctes l'une de l'autre.

Voir aussi ici pour une explication plus approfondie de pourquoi le (champ de) Higgs n'explique pas toute (et en fait n'explique qu'une petite partie) de la masse gravitationnelle.

Pour ce fil ma question est la suivante: étant donné l'équivalence numérique (pour des atomes au repos) entre masse inerte et masse gravitationnelle, est-il correct d'inférer que le (champ de) Higgs n'explique pas non plus une grande partie de l'inertie? En d'autres mots, comment expliquer cette équivalence si la majeure partie de la masse-énergie des atomes n'est pas expliquée par le Higgs?
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[Deportivien]

Bonsoir,

étant donné l'équivalence numérique (pour des atomes au repos) entre masse inerte et masse gravitationnelle

Il me semble que vous supposez ici que le Higgs est à l'origine de la masse des atomes, mais ce n'est pas le cas. Le Higgs est à l'origine des particules élémentaires, tels les quarks. Un noyau est plus massif que la somme des ses constituants (deux quarks up et un quark down pour un proton), il possède en effet une masse dite "dynamique", ayant pour origine l'interaction forte.

My 2 cents

[invite73192618]

Il me semble que vous supposez ici que le Higgs est à l'origine de la masse des atomes (...)

Je sais que (l'essentiel de) la masse grave ne vient pas du Higgs. Je vois que le Higgs est présenté comme à l'origine de la masse inerte. Je sais que la masse inerte est égale à la masse grave. Ma question est comment concilier ces éléments.

[AnotherBrick]

Bonjour,

Je sais que (l'essentiel de) la masse grave ne vient pas du Higgs. Je vois que le Higgs est présenté comme à l'origine de la masse inerte. Je sais que la masse inerte est égale à la masse grave. Ma question est comment concilier ces éléments.

Si vous souhaitez l'explication selon les théories admises actuellement, prenez en compte le principe d'équivalence (que vous semblez connaître) et lisez ce que Deportivien vous dit juste au-dessus. Vous verrez ainsi vos erreurs de compréhension.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite73192618]

Pourquoi est-il plus facile de se faire insulter que de trouver un interlocuteur un minimum réveillé?

Deportivien dit *évidement* une bêtise énorme avec "Le Higgs est à l'origine des particules élémentaires". Dans le meilleur des cas, il voulait dire: "le couplage avec le champs de Higgs explique la masse des particules élémentaires et non la masse des particules composites", ce qui est vrai... et ne répond en rien à la question du fil.

En tout cas, merci AnotherBrick soit de réfléchir avant de parler, soit d'aller polluer ailleurs

[mach3]

Anotherbrick a pourtant raison sur le principe d'equivalence : si un mecanisme confere une masse, c'est à la fois à la masse grave et inerte vu qu'en vertu du principe d'equivalence elles sont rigoureusement identifiables l'une à l'autre.

m@ch3

[Amanuensis]

En physique quantique (domaine dans lequel le champ de Higgs doit se comprendre), on ne parle (quasiment) jamais de masse grave. Les équations dans lesquelles la masse intervient sont toujours avec la masse inerte.

Le raisonnement est séparable en deux parties indépendantes: la PhyQ donnant les équations de mouvement et parlant de masse inerte, et les modélisations de la gravitation, où interviennent la masse grave et le "principe d'équivalence".

[mach3]

et les modélisations de la gravitation, où interviennent la masse grave et le "principe d'équivalence".

question au passage, le concept de masse grave est-il toujours pertinent en RG, vu que la source de la courbure n'est pas la masse mais le tenseur énergie-impulsion?

m@ch3

[Amanuensis]

Pertinent au moins pour le m dans m²=E²-p², non? (Et son équivalent pour la densité?)

[Amanuensis]

J'ai cherché à droite à gauche pour un invariant scalaire du tenseur énergie-impulsion qui s'interprèterait "naturellement" en relation avec la grandeur masse. Rien trouvé pour le moment...

Quelle serait la dimension "naturelle" de la trace par exemple?

[mach3]

Pertinent au moins pour le m dans m²=E²-p², non?

ben quelque part je me dis que ce m n'est pas à proprement parler la source de la courbure en RG, de même que ce n'est pas lui qui est à proprement parler victime de la courbure. En méca Newtonnienne OK, la masse grave est source de la force gravitationnelle et sensible à cette même force. En RG on pourrait très s'abstenir de parler de masse grave non? je ne connais pas assez, mais c'est l'impression que je commence à avoir.
Par ailleurs la masse inerte ne mesure même pas vraiment l'inertie en relativité, vu que l'inertie augmente avec la vitesse mais pas la masse... n'y-a-t'il pas une espèce de confusion générale sur le sens des concepts dans les différents cadres, créant des débats n'ayant aucun sens? ou est-ce moi qui suis dans la confusion?
En classique c'est assez clair, masse inerte = résistance à la mise en mouvement, 2e loi de Newton, masse grave = charge gravitationnelle, loi de la gravitation universelle, et l'expérience montre qu'elles sont égales (ou au moins proportionnelles, donc avec un choix d'unité convenu cela signifie égal).
En relativité, la masse ne semble plus exactement liée ni à l'inertie, ni à la gravitation, elle n'y est qu'indirectement reliée. Du coup, vraiment, y-a-t'il une vraie pertinence des concepts de masse inerte et grave en relativité, mis à part pour les cas où on souhaite comparer avec les résultats de la physique classique? En gros quand on tend vers le cadre classique, on peut identifier m à la masse de la physique classique (grave ou inerte).

m@ch3

[Amanuensis]

ben quelque part je me dis que ce m n'est pas à proprement parler la source de la courbure en RG

Non, bien sûr. Mais ce n'est pas ce que j'indiquais.

En RG on pourrait très s'abstenir de parler de masse grave non?

Oui, dans la mesure où cela peut s'interpréter de travers.

Si on va dans cette direction, faut réexprimer l'équivalence des "masses".

Pas clair comment se passer de la masse inerte. Si on écrit comme "PFD", il faut aussi la relation entre et la quadrivitesse , et c'est usuellement, si m non nul. (Et rien du tout si m nulle )

Par ailleurs la masse inerte ne mesure même pas vraiment l'inertie en relativité, vu que l'inertie augmente avec la vitesse mais pas la masse...

Ca c'est relatif (valable uniquement en fixant un référentiel).

n'y-a-t'il pas une espèce de confusion générale sur le sens des concepts dans les différents cadres, créant des débats n'ayant aucun sens? ou est-ce moi qui suis dans la confusion?

Peut-être bien. Non.

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Que proposer?

[Deportivien]

Bonjour,

Deportivien dit *évidement* une bêtise énorme avec "Le Higgs est à l'origine des particules élémentaires".

Je voulais bien sûr dire que le Higgs est à l'origine de la masse des particules élémentaires.

[mach3]

Mes remarques ne sont donc pas sans fondement apparemment...

Ca c'est relatif (valable uniquement en fixant un référentiel).

je pense que je me suis moi-même pris les pieds dans le tapis que je venais juste de soupçonner (la confusion générale sur le sens des concepts dans différents cadres). En pensant force au sens classique dans un cadre relativiste, évidemment que l'inertie augmente avec la vitesse. Mais en restant dans le cadre relativiste avec la quadri-force et sa relation avec la quadri-impulsion, lié à la quadri-vitesse par le facteur masse, il n'y a pas d'ambiguité.

Que proposer?

aucune idée, qu'en pensent les chercheurs dans ces domaines, ils ne sont surement pas dans la confusion générale soupçonnée, confusion qui vient peut-être de la vulgarisation et/ou d'un manque de rigueur dans les enseignements de physique des premières années?

m@ch3

[invite73192618]

un invariant scalaire du tenseur énergie-impulsion qui s'interprèterait "naturellement" en relation avec la grandeur masse.

Quelque chose comme ça?

En classique c'est assez clair, masse inerte = résistance à la mise en mouvement, 2e loi de Newton, masse grave = charge gravitationnelle, loi de la gravitation universelle, et l'expérience montre qu'elles sont égales (ou au moins proportionnelles, donc avec un choix d'unité convenu cela signifie égal).

Il est normal que le couplage de Higgs contribue au tenseur énergie-impulsion, donc à la gravitation. Ce qui est bizarre, c'est que la gravitation soit égale à l'inertie malgré que les deux mécanismes diffèrent. Je soupçonne que la réponse est à chercher dans le texte en gras, i.e. qu'il est subtilement faux d'identifier ces deux types de masse. Comme tu l'indiques, ce qui est constaté physiquement est la proportionnalité (deux fois plus d'inertie, deux fois plus de gravitation), ce qu'on choisit d'interpréter comme une égalité en ajustant la constante de gravité. Je soupçonne que c'est accidentel, i.e. que c'est lié au fait que la matière que nous avons l'habitude de manipuler est toujours constitué d'une quantité d'énergie proportionnelle à la quantité d'inertie procurée par le Higgs.

Exprimé sous forme de prédiction physique: que se passerait-il si on transformait (sans perte d'énergie) un kilo de matière ordinaire en positronium? L'énergie est conservée donc tout le monde s'accordera que la masse gravitationnelle devrait être inchangée aussi. Mais quel sera la masse inertielle? Si on prend au pied de la lettre l'égalité entre masse grave et masse inerte, elle devrait être inchangée aussi. Est-ce que quelqu'un veut défendre cette idée, ou est-ce qu'on peut s'accorder sur la prédiction que la masse inerte sera en fait beaucoup plus grande, à masse grave égale, pour le positronium que pour la matière ordinaire?

[mach3]

Je crains que vous n'ayez pas bien saisi le fond de l'échange qui précède et que vous ne soyez dans la confusion générale mentionnée...

Ce qui est bizarre, c'est que la gravitation soit égale à l'inertie malgré que les deux mécanismes diffèrent

il n'y a pas deux mécanismes, mais un seul, enfin si il y en a plusieurs, mais pas ceux que vous pensez. Il y a la relativité restreinte, qui fait que la somme des masses des particules d'un système n'est pas la masse du système, en particulier on peut obtenir une masse non nulle pour un système fait de particules de masse nulles. Il y a le mécanisme de Higgs, qui fait que certaines particules élémentaires, celle qui couplent avec le champ de Higgs, ont une masse propre.

Le mécanisme de la gravitation ne repose pas sur la masse, mais sur le tenseur énergie-impulsion qui conditionne le tenseur de courbure qui lui même conditionne le flux d'énergie-impulsion

Je soupçonne que la réponse est à chercher dans le texte en gras, i.e. qu'il est subtilement faux d'identifier ces deux types de masse. Comme tu l'indiques, ce qui est constaté physiquement est la proportionnalité (deux fois plus d'inertie, deux fois plus de gravitation), ce qu'on choisit d'interpréter comme une égalité en ajustant la constante de gravité. Je soupçonne que c'est accidentel

ce que vous dites tient en mécanique classique, c'était d'ailleurs un des sujets qui froissait Newton et ses comptemporains, pourquoi donc la masse grave serait-elle égale à la masse inerte, c'est quand même bizarre.

On a complétement dépasser cela, vu que le concept de masse est maintenant compris comme la norme du quadrivecteur énergie-impulsion et qu'en régime classique (courbure faible, vitesse faible) la relativité générale redonne la loi de gravitation de Newton. Il n'y a en fait, dans le paradigme relativiste, qu'une seule masse, et il se trouve qu'elle coïncide avec les masses inerte et grave du paradigme classique dans un régime ou les deux cadres sont applicables.

m@ch3

[Amanuensis]

Quelque chose comme ça?

Non. C'est nul en l'absence de source (quand T_\mu\nu est nul).

(La courbure de l'espace-temps n'est pas seulement déterminée par l'énergie-impulsion locale. Les invariants scalaires liés à la courbure ne peuvent pas répondre à la question d'invariants scalaires pour l'énergie-impulsion.)

[illusionoflogic]

Bonjour Jiav,

Exprimé sous forme de prédiction physique: que se passerait-il si on transformait (sans perte d'énergie) un kilo de matière ordinaire en positronium? L'énergie est conservée donc tout le monde s'accordera que la masse gravitationnelle devrait être inchangée aussi. Mais quel sera la masse inertielle? Si on prend au pied de la lettre l'égalité entre masse grave et masse inerte, elle devrait être inchangée aussi. Est-ce que quelqu'un veut défendre cette idée, ou est-ce qu'on peut s'accorder sur la prédiction que la masse inerte sera en fait beaucoup plus grande, à masse grave égale, pour le positronium que pour la matière ordinaire?

Perso, ici j'y place un ingrédient décisif, la masse de Planck, et je ne pense pas que la solution se trouve précisément au niveau quantique, ni relativiste : mais la façon dont je comprends cela, est purement statistique, et même s'il y a des connexions à plusieurs niveaux, je ne vois pas comment le décrire dans ce sujet ?

Mais je sais que je finirai par en toucher mots, sur le tard. Une des fameuses symétries T : non brisée au niveau quantique, émergent à notre niveau, au alentour de la masse de Planck et peut-être comme réémergence au niveau galactique et au delà ... ce que j'appelle : "le paradoxe de la composition".

[Amanuensis]

Non. C'est nul en l'absence de source (quand T_\mu\nu est nul).

N'importe quoi de ma part (la phrase est correcte, mais elle ne soutient pas le "non", au contraire!) Désolé.

Reprenons donc. R est la trace de Rmunu, donc l'invoquer est la même chose qu'invoquer la trace de Tmunu, un invariant "usuel". Il me semble que la grandeur naturelle de la trace de T (du moins ce qui est présentée usuellement) est la pression ou la densité volumique d'énergie, ce qui est la même chose (ML^-2T^-1).

La trace de Tmunu apparaît comme un invariant relativiste homogène à une pression... Pas facile de faire un parallèle avec la norme du qvecteur énergie-impulsion.

[mach3]

La trace de Tmunu apparaît comme un invariant relativiste homogène à une pression... Pas facile de faire un parallèle avec la norme du qvecteur énergie-impulsion.

en intégrant sur un volume, on a une énergie, si le volume est immobile, l'énergie coïncide avec la masse du dit volume, non?

m@ch3

[Amanuensis]

Immobile, c'est encore une notion relative.

Et un volume aussi, de toutes manières.

Une densité en 4D, c'est par mètre cube seconde. Si on intègre là dessus, on obtient des joules.secondes, soit une action (grandeur qui est bien invariante).

[Amanuensis]

En résumé, la trace de Tmunu s'interprète en 4D comme une densité "hypervolumique" d'action. Résultat plaisant, mais dont la signification n'est pas lumineuse.

("Quantifiable" par h. Marrant... Ca présente la trace de Tmunu comme quelque chose potentiellement "discret", un tas de "dirac" dans un hypervolume...)

[mach3]

Une densité en 4D, c'est par mètre cube seconde. Si on intègre là dessus, on obtient des joules.secondes

Je pensais intégrer sur un volume spatial, dans une coupe à t constant arbitraire. De toutes façons, si on veut se raccrocher à la masse grave, il faut bien revenir vers une situation classique, on postule un présent, on regarde ce qu'il y a comme énergie dans un volume immobile (ou en mouvement peu importe, on décrète vu qu'on choisit un référentiel pour décrire la mécanique), on considère que c'est la masse grave de ce volume (à c² près bien entendu). C'est à la serpe, hein, mais bon je bricole des idées, je n'ai que des connaissances superficielles en RG.
Quand on dit que la RG redonne la gravitation de Newton si champ et vitesses relative faibles, comment procède-t-on? on retrouve la loi de Newton, ou on montre que les géodésiques correspondent aux trajectoires données par la loi de Newton. Dans le premier cas, il faut bien que les termes de masse grave de la loi de Newton apparaissent d'une manière ou d'une autre.

m@ch3

[0577]

En résumé, la trace de Tmunu s'interprète en 4D comme une densité "hypervolumique" d'action.

ce qui n'est pas très étonnant si on se rappelle que plus ou moins par définition le tenseur énergie impulsion est la dérivée de la densité lagrangienne décrivant la matière par rapport à la métrique et une densité lagrangienne est exactement une densité hypervolumique d'action. Autrement dit, sous une petite variation , la variation de l'action de la matière est
En particulier, la trace de Tmunu est naturellement couplée à une transformation conforme de la métrique.

[invite73192618]

Non.

Ok, mais je ne pense pas comprendre ce que tu cherches. L'inertie à partir du tenseur?

Il n'y a en fait, dans le paradigme relativiste, qu'une seule masse [ la norme du quadrivecteur énergie-impulsio], et il se trouve qu'elle coïncide avec les masses inerte et grave du paradigme classique dans un régime ou les deux cadres sont applicables.

En bref, tu défends qu'un kilo d'atomes, une fois transformée en positronium, aurait la même résistance à la mise en mouvement que la matière de départ?

Perso, ici j'y place un ingrédient décisif, la masse de Planck, et je ne pense pas que la solution se trouve précisément au niveau quantique, ni relativiste : mais la façon dont je comprends cela, est purement statistique, et même s'il y a des connexions à plusieurs niveaux, je ne vois pas comment le décrire dans ce sujet ?

Je ne vois pas le rapport. Est-ce que cela mène à une prédiction précise concernant la question précédente?

PS: sur le sujet voir cet échange (caractère gras sont de moi)

Bonjour,
Si masse inerte et masse grave sont différentes, devrait-on considérer deux dimensions physiques différentes?
Il y aurait alors besoin d'un coeff dimentionné Mgrave/MasseInerte dont la valeur serait proche de 1.
Quelle pourrait être cette constante fondamentale?

Ce coefficient existe déjà de manière caché. Mais le fait qu'il soit constant fait qu'on peut choisir nos unités de manière à ce qu'il soit toujours égal à 1.
Imaginons que je mesure mes masses graves en coins et mes masses inertielles en stefs. À force de mesure, je découvre le principe d'équivalence : le rapport de la masse grave sur la masse inertielle est le même pour tous les corps et vaut 12,7 coins/stefs. La chose la plus intelligente à faire est de se débarrasser de ces unités redondantes. J'étend la définition du stef aux masses graves en disant qu'une masse grave d'1 stef correspond à ce qu'on appelait 12,7 coins. Et je me débarrasse de l'unité obsolète du coin, devenue inutile.
Historiquement, ce n'est pas du tout ce qu'il s'est passé (sans doute car le principe d'équivalence a été formulée dans sa version faible dès Galilée et donc avant que Newton ne formalise tout ça, ce qui fait que dès le début il n'a pas fait la distinction). Mais par contre, c'est ce qui est arrivé en thermodynamique : les travaux de Joule ont montré que la chaleur et l'énergie étaient liées. On a donc oublié la calorie, unité pour la chaleur, et on a utilisé le joule, unité d'énergie, pour exprimer la chaleur.

Bien sûr, si le rapport entre les deux grandeurs n'est pas vraiment constant et dépend du corps (composition, taille, ...), il faudra refaire la distinction.

[illusionoflogic]

Une prédiction précise : oui et non
Disons que dans ton exemple Jiav, tu utilises de l'antimasse ... en lieu et place de la matière habituelle (sous entendu, de masse grave > 0), on sait que l'antimasse > 0 n'est pas un équivalent stricte de la masse (exemple de la supposition de particules remontant dans le temps) puisqu'il y a déficit net d'antimasse. Pourtant (et je pense qu'avec une masse de Planck, on est proche de la rupture quantique, en terme de statistique, faisant apparaître la t° et l'entropie et la chronologie, bref cette masse est une mystérieuse limite, car dans le domaine de l'expérimentable) AEGIS, serait juste pour quelques atomes d'antihydrogènes, je pense vraiment pas qu'il y aura une quelconque différence de comportement, sauf à en rassembler une masse de Planck, ce qui devrait alors être considéré comme une entropie négative ... si ça devait se calculer. Et donc un grain de sable, d'antimasse se verrait acquérir des propriétés étranges comme un compte à rebour, une antichronologie ... pas étonnant alors qu'il n'y ait aucun grain d'antisable (c'est mieux qu'antimasse) solide dans l'univers observable

Voilà pourquoi, je ne chercherai pas du côté TQC ; pour ce qui est de l'expérimentable ...

[invite73192618]

dans ton exemple Jiav, tu utilises de l'antimasse

Ah bon. Good to know.

[mach3]

que se passerait-il si on transformait (sans perte d'énergie) un kilo de matière ordinaire en positronium? L'énergie est conservée donc tout le monde s'accordera que la masse gravitationnelle devrait être inchangée aussi. Mais quel sera la masse inertielle? Si on prend au pied de la lettre l'égalité entre masse grave et masse inerte, elle devrait être inchangée aussi. Est-ce que quelqu'un veut défendre cette idée, ou est-ce qu'on peut s'accorder sur la prédiction que la masse inerte sera en fait beaucoup plus grande, à masse grave égale, pour le positronium que pour la matière ordinaire?

si il n'y a pas de perte d'énergie, alors la masse, au sens norme du quadrivecteur énergie-impulsion est inchangée. C'est en premier lieu la masse inertielle qui est inchangée donc.

m@ch3

[Paradigm]

Bonjour Mach3, bonjour à tous

si il n'y a pas de perte d'énergie, alors la masse, au sens norme du quadrivecteur énergie-impulsion est inchangée. C'est en premier lieu la masse inertielle qui est inchangée donc.

m@ch3

Cette définition de la masse en tant que norme du quadivecteur énergie-impulsion s'applique à quels cadres théoriques (MC, RR, RG, MQ, TQC, ...) ? Pour quels types d'entités physiques ?

Concernant la RG le site wiki commence par cette introduction :

The concept of mass in general relativity (GR) is more complex than the concept of mass in special relativity. In fact, general relativity does not offer a single definition of the term mass, but offers several different definitions that are applicable under different circumstances. Under some circumstances, the mass of a system in general relativity may not even be defined.

Concernant la masse de particule élémentaire il est fait référence à la notion d'interaction de jauge dans un cadre général de la théorie quantique des champs ou la notion mathématique d'invariant par action de groupe permettant de parler de symétrie (ici semble t-il cela concerne un langrangien du système étudier dans de cadre de la théorie electrofaible) et d'un concept physique de brisure spontannée de symétrie à l'origine des masses des bosons de jauges.

Références :

http://www.udppc.asso.fr/bupdoc/cons...?ID_fiche=1821
http://www.bourbaphy.fr/Englert.pdf
http://www.bourbaphy.fr/Fayet.pdf

Les notions de masses semblent être des concepts difficilement vulgarisable.

Cordialement.

[Amanuensis]

RR, RG, TQC

Du moins pour la notion de masse "ponctuelle".

La difficulté en RG est il me semble de pouvoir parler d'un système "à un instant". Toujours et encore l'absence de signification physique d'une simultanéité...

Même en RR il y a des difficultés de ce genre, voir par exemple les difficultés de la notion de "centre de masse" d'un système en RR.