Idée farfelue concernant la matière sombre

[Olorin]

Bonjour à tous,

Voilà, l'autre jour j'ai eu une idée un peu farfelue pour expliquer la matière noire: supposons qu'il existe une probabilité de transition de la matière ordinaire vers une forme "sombre", une forme dénuée de charge electrique. En gros, ça revient à dire que la matière ordinaire peut perdre sa charge éléctrique, devenant ainsi matière sombre.
Quelques conséquences en vrac:

1/ Je me suis rendu compte que dans ce cas, en vertu du principe de conservation de l'énérgie, une particule liée via une interaction E.M. et qui perd sa charge subitement, voit également son énergie " dynamique"
(gamma.mc^2) diminuer.

2/ l'univers lointain devrait en principe contenir plus de matière lumineuse, moins de matière sombre: Univers primordial beaucoup , beaucoup plus lumineux ( pas de matière sombre, mais beaucoup plus de matière visible)

3/ on pourrait peut être envisager des mécanismes inverses, du genre régeneration de la matière sombre en matière lumineuse ( par quels mécanismes?) , ou bien de transition lumineuse->sombre induite (par quels mécanismes?).

Je compte sur vous tous sur le forum pour commenter cette idée, étudier ces conséquences(imaginer l'Univers différemment) ou bien démontrer son ineptie.
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[invité576543]

1/ Je me suis rendu compte que dans ce cas, en vertu du principe de conservation de l'énérgie, une particule liée via une interaction E.M. et qui perd sa charge subitement, voit également son énergie " dynamique"
(gamma.mc^2) diminuer.

Pourquoi donc?

Cordialement,

[Olorin]

Pourquoi donc?

Soit Eo = Eciné(o) + Emasse(o) - El(e.m)
L'énérgie totale de la particule avant désintégration (avec El(e.m) >0).

Soit E' l'énergie totale de la particule aprés désintegration:

E'= Eciné' + Emasse' + 0 ( la particule n'a plus de charge aprés désintégration=> El'=0 )

l'énergie se conserve: Eo = E'
=> Eciné' + Emasse' < Eciné(o) + Emasse(o)

ou bien (gamma.mc^2)' < (gamma.mc^2)o

CQFD

[invité576543]

Bonsoir,

L'énergie e.m. d'une charge n'est définie qu'à une constante additive près. Elle peut être négative d'ailleurs. Est-ce que ça ne pose pas un petit problème?

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[Olorin]

L'énergie e.m. d'une charge n'est définie qu'à une constante additive près. Elle peut être négative d'ailleurs. Est-ce que ça ne pose pas un petit problème?

Imaginons l' électron de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental : El = 13.6 eV , la relation est verifiée.

Quelque soit l'origine des énergies potentielle que l'on choississe , le résultat est le même, car l'origine apparaitra dans chaque membre et se simplifiera du fait de l'égalité.

Cordialement.

[invité576543]

Imaginons l' électron de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental : El = 13.6 eV , la relation est verifiée.

Quelque soit l'origine des énergies potentielle que l'on choississe , le résultat est le même, car l'origine apparaitra dans chaque membre et se simplifiera du fait de l'égalité.

Cordialement.

Ca, c'est la différence de l'énergie entre l'électron très loin du noyau et son énergie quand il est lié au noyau. Et c'est une énergie négative: il faut lui donner 13.6 eV pour l'éloigner.

Comment gères-tu cette histoire de passer la charge de l'électron à 0? Si c'est équivalent à le mettre à l'infini, il y a augmentation d'énergie, et donc de masse, non?

Cordialement,

[Olorin]

Comment gères-tu cette histoire de passer la charge de l'électron à 0? Si c'est équivalent à le mettre à l'infini, il y a augmentation d'énergie, et donc de masse, non?

Il ya bien perte d'énergie si l'électron est lié:

Em + Ec - 13.6 = Em' + Ec' .

Maintenant, je pense qu'il est égalemet possible que la particule gagne en énergie dynamique, il suffit pour cela que le système soit en interaction répulsive au moment de la transition.

[invité576543]

Il ya bien perte d'énergie si l'électron est lié:

Em + Ec - 13.6 = Em' + Ec'

Je ne comprend pas. Si l'énergie augmente de 13.6 eV, on appelle cela un gain, pas une perte, non?

Cordialement;

[Olorin]

Je ne comprend pas. Si l'énergie augmente de 13.6 eV, on appelle cela un gain, pas une perte, non?

L'énergie se conserve, au total il n'y a ni gain, ni perte, mais la somme des énergies de masse et cinétique nouvelles est plus petite que la somme des énergies de masse et cinétique ancienne, comme le montre l'équation:

Em + Ec -13.6 = Em' + Ec' => Em'+Ec' < Em + Ec .

Supposons que l'énergie d'interaction soit antiliante:

Em + Ec + El = Em' + Ec' => Em' +Ec' < Em + Ec
( avec El>0 )

[invité576543]

L'énergie se conserve, au total il n'y a ni gain, ni perte, mais la somme des énergies de masse et cinétique nouvelles est plus petite que la somme des énergies de masse et cinétique ancienne, comme le montre l'équation:

Em + Ec -13.6 = Em' + Ec' => Em'+Ec' < Em + Ec

a) Tu gardes la conservation de l'énergie mais pas celle de la masse et/ou de la quantité de mouvement. Un peu contradictoire, non?

b) Quid de l'énergie e.m. de la charge du noyau? Tu la compte à combien avant et après? Imagine le cas d'un atome d'hydrogène. Avant l'annihilation de la charge de l'électron, l'énergie e.m. (celle dur au champ extérieur) de l'électron annulait celle du proton. Mais si la charge de l'électron disparaît, l'énergie e.m. du proton apparaît...

A moins que tu considères la disparition par paire de charges opposées?

Cdlt,

[invitee83e5c9e]

Salut.L'idée n'est pas farfelu,si je considere l'idée de base
qui est de la matiere indétectable qui deviendrait détectable en perdant une particule.
J'ai discuté d'une idée du genre sur un forum;
monsieur Gilles Lévesque,identifier par Glevesque sur le
forum astro-québec:
http://astroquebec.forumsplace.com
pour son sujet:Pourquoi faut-il qu'il y a un Big Bang?
a fait une hypothese qui ressemble a la votre,et moi
en commentant son hypothese,j'ai suggéré que la matiere sombre était possiblement la confirmation de son hypothese.
Dans le cas de monsieur Gilles Lévesque,de la matiere
composer de particules et de leurs anti-particules aurait
subit la perte de leurs anti-particules en effectuant un passage dans une zone a densitée plus faible.
Son hypothese,si elle est exact serait une indice de l'une de mes hypotheses concernant l'énergie sombre et
la dilatation de l'espace entre les amas.
Sans vous donnez plus de détails,je vous suggere
de vérifier votre hypothese avec celle de monsieur Gilles
Lévesque.

[Olorin]

a) Tu gardes la conservation de l'énergie mais pas celle de la masse et/ou de la quantité de mouvement. Un peu contradictoire, non?

Ok! On garde la conservation de l'impulsion dans ce cas.
Seule l'énergie de masse change.

b) Quid de l'énergie e.m. de la charge du noyau? Tu la compte à combien avant et après? Imagine le cas d'un atome d'hydrogène. Avant l'annihilation de la charge de l'électron, l'énergie e.m. (celle dur au champ extérieur) de l'électron annulait celle du proton. Mais si la charge de l'électron disparaît, l'énergie e.m. du proton apparaît...

A moins que tu considères la disparition par paire de

charges opposées?


Initialement, il est plus simple d'envisager un taux de transition par particule: celle-ci vit sa vie et puis un jour elle perd sa charge. Envisager une disparition simultanée de charge pour une paire donnée reviendrait à dire qu'il existe une sorte d'état intriqué de paire : si l'on mesure la charge de l'une avec un résultat q = 0 , alors l'autre à également q = 0 et de même pour q différent de 0.

Les conséquences de cette non-conservation de la charge amène bien de nombreux problèmes dont les solutions sont loin d'être triviale......

[invité576543]

Ok! On garde la conservation de l'impulsion dans ce cas.
Seule l'énergie de masse change.

Ca devient contradictoire avec la RR, alors: conservation de l'énergie plus conservation de la q.m. implique conservation de la masse.

Initialement, il est plus simple d'envisager un taux de transition par particule: celle-ci vit sa vie et puis un jour elle perd sa charge. Envisager une disparition simultanée de charge pour une paire donnée reviendrait à dire qu'il existe une sorte d'état intriqué de paire : si l'on mesure la charge de l'une avec un résultat q = 0 , alors l'autre à également q = 0 et de même pour q différent de 0.

Mais alors on revient à la définition de l' "énergie e.m.". Les 13.6 eV ne concernent que la contribution du noyau au champ...

Cordialement,

[Olorin]

Ca devient contradictoire avec la RR, alors: conservation de l'énergie plus conservation de la q.m. implique conservation de la masse.

E^2 - p^2.c^2 = m^2.c^4 = cste .

Ok, ça viole la RR: la norme du quadrivecteur énergie-impulsion n'est pas toujours parfaitement conservée. Mais elle le serait bien dans la plupart des cas, c'est seulement de temps à autre qu'il existerait un écart à la RR, lorsqu'une transition se produit.

Mais alors on revient à la définition de l' "énergie e.m.". Les 13.6 eV ne concernent que la contribution du noyau au champ...

On conserve l'énergie et pas la charge avec toutes les conséquences que ça implique: il y aurait donc bien modification de l'énergie du proton ( noyau ) si l'électron perd sa charge, ou bien les deux la perde simultanément. il faudrait réflechir plus précisément à ce que pourrait signifier une perte simultanée de charge pour une paire en interaction ......

[invite4d7a968b]

Bonjour

J'ai pas compris dans quelles conditions une particule perd sa charge électrique, il s'agit :
- d'une réaction entre particules chargées, par exemple
proton + électron => neutron + neutrino
- d'une particule qui subitement perd sa charge

Dans le premier cas, c'est une réaction tout à fait possible, mais aussi bien le neutron que le neutrino ne sont des candidats viables pour la matière noire. Aucune particule du Modèle Standard n'est un bon candidat.

Dans le deuxième cas, y'a violation de la charge électrique. Il me semble qu'il y a des contraintes expérimentales terriblement fortes sur la consevation de la charge électrique.

[Olorin]

Salut,

L'idée de base consiste plutôt à dire que la charge peut être perdue subitement, avec une certaine probabilité de transition vers l'état "sans charge".
C'est vrai qu'il doit trés probablement exister des contraintes fortes sur la conservation de la charge, mais il semblerai aussi que l'explication de la prédominance de la matière sur l'antimatière présupose des violations de C et de CP, alors pourquoi pas ?

[invite88ef51f0]

alors pourquoi pas ?

Parce qu'on peut faire des théorie non-invariantes C ou CP en mettant les bons termes sans modifier fondamentalement la théorie, tandis que la conservation de la charge découle de l'invariance de jauge qui est une des symétries les plus puissantes des lois de la Nature.

[Olorin]

tandis que la conservation de la charge découle de l'invariance de jauge qui est une des symétries les plus puissantes des lois de la Nature.

Moi, quand j'observe la nature, je vois rien de "parfaitement" symétrique, si ce n'est tout ce qui sort justement de la main ou de l'esprit de l'homme.....
Ceci dit, les symétries permettent de se simplifier la vie en physique....jusqu'a un certain point!
Je sais parfaitement que toutes les lois de conservation découle du postulat selon lequel les systèmes sont invariants sous certaines transformations ( on parle de symétries continues). Mais à priori rien ne nous empeche d' écorcher ces invariances et de se demander quelles en sont concretement les conséquences. Aprés on vérifie si ça peut coller à ce que l'on sait de la réalité.

[invite88ef51f0]

Moi, quand j'observe la nature, je vois rien de "parfaitement" symétrique, si ce n'est tout ce qui sort justement de la main ou de l'esprit de l'homme.....

Il ne faut pas confondre symétrie géométrique et symétrie physique. Mais la suite de votre message montre que vous connaissez la différence...

les symétries permettent de se simplifier la vie en physique....jusqu'a un certain point!

Ca dépend de quelle symétrie on parle. SI on étudie une étoile et qu'on dit "le système est invariant par rotation", c'est clairement pour se faciliter la vie (on réduit le problème à une seule dimension). Mais quand en physique théorique on dit "les lois sont invariantes par ..." (j'ai bien dit lois, pas systèmes) ce n'est pas une simplification : c'est un constat fort. Ce n'est pas par limitation de nos capacités, mais bien parce que la nature est ainsi faite.

Je sais parfaitement que toutes les lois de conservation découle du postulat selon lequel les systèmes sont invariants sous certaines transformations ( on parle de symétries continues)

Exactement, mais il faut rajouter les symétries discrètes (C, P, T et leurs composés).

Mais à priori rien ne nous empeche d' écorcher ces invariances et de se demander quelles en sont concretement les conséquences. Aprés on vérifie si ça peut coller à ce que l'on sait de la réalité.

Exactement. C'est comme cela qu'on en est arrivé à se rendre compte que C et CP ne sont pas respectées par l'interaction faible. C'est comme ça aussi qu'on est capable de fixer des limites extrêmement strictes :
http://pdg.lbl.gov/2005/tables/conlaw.pdf p17 : l'expérience donne un taux d'embranchement inférieur à 10^-26 dans l'exemple du neutron. Autant dire qu'on ne peut pas expliquer de phénomènes aussi fort que la constante cosmologie avec un phénomène (quasi-)inexistant.

[Olorin]

On peut donc raisonablement supposer que, dans l'état actuel de nos connaissances, rien n'empeche d'envisager qu'une particule puisse perdre sa charge.
Mais j'aimerai qu'on discute un peu plus des conséquences "cosmologique" d'un tel phébomène.
Supposons une loi de décroissance pour la matière lumineuse du type:

dN/dt=nu.N => N(t)=No.Exp(-nu.t)

avec nu qu'on peut fixer arbitrairement ou que l'on peut supposer calculable a l'aide d'une relation du type

nu= A<psi'|S|psio >. avec S une matrice de transition.

Donc la matière sombre suit une loi de croissance du type

Ns(t) = No(1-Exp(-nu.t))


Peut-on envisager notre univers avec des lois de ce types effectives ?

[invité576543]

On peut donc raisonablement supposer que, dans l'état actuel de nos connaissances, rien n'empeche d'envisager qu'une particule puisse perdre sa charge.

On peut donc raisonnablement faire des phrases en mettant des mots les uns derrière les autres.

Pour parler de "perte de charge", faudrait un peu plus que ces quelques mots, tout un modèle pour expliquer le devenir de l'énergie, le devenir du champ électromagnétique, le devenir des autres charges associées à la particule (par exemple la charge fermionique dans le cas d'un électron).

Sans tous ces éléments sauter aux conséquences cosmologiques me semble présomptueux.

Cordialement,

[Olorin]

Pour parler de "perte de charge", faudrait un peu plus que ces quelques mots, tout un modèle pour expliquer le devenir de l'énergie, le devenir du champ électromagnétique, le devenir des autres charges associées à la particule (par exemple la charge fermionique dans le cas d'un électron).

C'est tout à fait vrai, mais cette entreprise à l'air particulièrement compliquée.

Sans tous ces éléments sauter aux conséquences cosmologiques me semble présomptueux

Personnellement, on m'a appris à progresser du plus simple au plus compliqué. Si la décroissance de la matière lumineuse au profit de la matière sombre a bien lieu, pourquoi ne pas chercher directement à contraindre ce phénomène par l'observation de notre Univers ? Il devrait à priori contenir moins de matière noire par le passé, et plus de matière lumineuse, hypothèse que l'on doit surement pouvoir falsifier ou corroborer par l'observation. Une démarche plus sensée pour se rendre compte de la viabilité de mon idée plutôt que de s'embarquer dans les consiérations beaucoup plus ardue qu'implique votre façon d'envisager le problème, non ?

[invité576543]

Personnellement, on m'a appris à progresser du plus simple au plus compliqué. Si la décroissance de la matière lumineuse au profit de la matière sombre a bien lieu, pourquoi ne pas chercher directement à contraindre ce phénomène par l'observation de notre Univers ?

Parce que tout est lié. Parce que les conséquences possibles peuvent être en gros n'importe quoi selon le reste de la théorie.

Parce que "plus de matière noire" demande à être défini.

Le terme "matière noire" refère a des effets gravitationnels, donc liés selon la RG à la distribution de l'énergie et la quantité de mouvement. Sans explication sur le devenir de l'énergie et la quantité de mouvement, on ne peut pas inférer quoi que ce soit sur la matière noire.

Et comme il y a de l'énergie/quantité de mouvement dans le champ électro-magnétique, il faut aussi des explications sur ce point...

Cordialement,

[Olorin]

Je suis tout à fait d'accord avec tous les points précedents.
Je pensais peut-être un peu naïvement que l'on pouvait donner des arguments qualitatifs forts à l'encontre
de mon idée sur des considérations d'astro observationnelle.

[invite4d7a968b]

Il existe une théorie qui modifie effectivement les lois newtoniennes pour expliquer le profil de vitesse des étoiles dans les galaxies : la théorie MOND.
Mais de ce que j'en sais, MOND seule ne suffit pas et a besoin de matière noire, au moins pour expliquer le mouvement des galaxies dnas les amas de galaxies.

[invite9c9b9968]

Salut,

MOND justement visait à ne pas utiliser le concept de la matière noire, mais les résultats de WMAP excluent la plupart des modèles MOND, et contraint tellement les quelques modèles qui ne sont pas formellement exclus qu'ils ne tiennent plus trop la route.