gravitation et gravitons

[invite050cb9ed]

hello..!


un petit problème me pose bien des soucis. j'ai besoin de votre aide!


On peut considérer la gravitation comme une déformation de l'espace temps; ça je crois avoir compris : les objets vont tout droit dans un espace courbé par de la masse ou de l'énergie, et du coup, leurs trajectoires nous paraissent courbe, ça fait tourner les planètes...

Comment se passe la scène lorsque on la décrit avec sa particule vecteur le graviton? Par exemple la terre et la lune : elles s'échangent des gravitons (en proportion de leur masse?)?
ou les gravitons font l'aller-retour? Sont ils "absorbés" par l'objet à proximité comme un photon pourrait l'être pour l'électromagnétisme? ils interagissent?

Voici ce qui me tracasse : imaginons un corps seul au milieu de nulle part..
si il émet continuellement des gravitons (attestant sur la durée de sa présence), ne doit il pas perdre de l'énergie? il émet bien quelque chose, non?
(je crois que les gravitons n'ont pas de masse, n'est ce pas? puisque les ondes gravitationnelles vont à c).

merci!
Law
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[invitea29d1598]

salut,

pour faire court, l'idée est que les particules "échangées" ne sont pas réelles, mais dites "virtuelles"... une façon très imagée de le voir est de se dire qu'elles sont inobservables et font un peu ce qu'elles veulent, tant qu'on les voient pas. Ainsi, elles emportent de l'énergie (en violant donc la conservation de cette grandeur), mais uniquement dans le cadre de la relation d'indétermination d'Heisenberg (pour une énergie "volée", l'emprunt durera au maximum un temps ), ce qui fait qu'elles sont réabsorbées avant qu'on n'ait noté quoique ce soit de visible. Attention toutefois : ceci n'est rien qu'une image et ne doit pas être pris pour une description précise de ce qui se passe... une description "rigoureuse" est bien plus complexe que ça... et il ne sert à rien de tenter de rendre cette image parfaitement compatible avec celle géométrique qui dit que la gravitation est due à la courbure de l'espace-temps : ce sont des modélisations différentes et intrinsèquement incompatibles du même phénomène physique.

Comment se passe la scène lorsque on la décrit avec sa particule vecteur le graviton? Par exemple la terre et la lune : elles s'échangent des gravitons (en proportion de leur masse?)?
ou les gravitons font l'aller-retour? Sont ils "absorbés" par l'objet à proximité comme un photon pourrait l'être pour l'électromagnétisme? ils interagissent?

avec l'image précédente, tu as un peu de tout : des gravitons virtuels qui vont de l'une à l'autre, certains qui font demi-tour sur la route, etc... et ça marche pareil pour les photons virtuels dans le cadre de la description quantique de l'électromagnétisme...

je crois que les gravitons n'ont pas de masse, n'est ce pas? puisque les ondes gravitationnelles vont à c

exact dans le cadre des théories quantiques les plus simples obtenues à partir de la relativité générale...

[invite050cb9ed]

merci pour ta réponse Rincevent...

ça va mieux... je crois.


par contre je croyais que les photons étaient plus que virtuels! je tombe un peu des nues, là...
ce n'est donc juste qu'une manière de modéliser une interaction, mais sans particule réelle?
merci..!

[invitea29d1598]

par contre je croyais que les photons étaient plus que virtuels! je tombe un peu des nues, là...
ce n'est donc juste qu'une manière de modéliser une interaction, mais sans particule réelle?

j'ai peur qu'il y ait eu un malentendu

je n'ai pas dit que TOUS les photons (ou tous les gravitons) étaient virtuels, mais juste que ceux que l'on introduit pour modéliser l'interaction entre particules le sont. Autrement dit, il existe des photons réels (ceux qui nous tapent méchamment dans les yeux ), mais ce ne sont pas eux qui interviennent pour "véhiculer l'interaction".

tentative de résumé :

- dans toute cette physique moderne, la notion réellement fondamentale, c'est celle de champ. Ainsi, même aux particules de matière usuelles [électrons par exemple] on associe des champs et l'on considère les particules [de matière ou non] comme des sortes de vaguelettes plus ou moins localisées sur ce champ [l'image étant imparfaite car tout ça est quantique] ;

- au champ électromagnétique, on associe des vaguelettes nommées photons qui sont bel et bien réelles : on peut les observer, les produire, les absorber, etc.

- en raison de l'existence de ce champ électromagnétique, les particules de plusieurs champs [pour ne pas dire les champs eux-mêmes] interagissent entre eux.

- une façon de modéliser cette interaction entre champs chargés [ou particules chargées, ce qui revient au même, mais j'insiste sur l'aspect plus fondamental de la notion de champ], est de considérer que le champ électromagnétique, en plus des vaguelettes/particules usuelles, peut être animé de vaguelettes particulières très très semblables à celles que l'on nomme photons, mais ayant des propriétés différentes pour ce qui concerne leur énergie [cf ce que j'ai dit plus haut avec Heisenberg and cie.].

- au bout du compte, quand on pousse cette histoire plus loin pour la rendre plus cohérente, on s'aperçoit que même aux champs qui ne sont pas des champs d'interaction [par exemple le champ "électronique" associé à l'électron] on doit associer des "vaguelettes particulières non-directement observables" dites "particules virtuelles". Tout comme pour les photons virtuels, les électrons virtuels partagent la plupart des propriétés des électrons, mais sont inobservables directement et ont une énergie qui obéit à des lois un peu différentes.

une autre façon de comprendre l'existence de ces particules virtuelles [électrons, photons, etc. : à tout champ correspondent des particules virtuelles], c'est de les considérer comme des fluctuations quantiques du champ, une sorte de bouillonnement incessant invisible directement mais qui a des conséquences visibles (c'est par exemple ça qui intervient dans le célèbre effet Casimir, voir ici ou là , et que l'on appelle souvent "énergie du vide")

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite050cb9ed]

super!
merci à toi..
law

[ordage]

hello..!


un petit problème me pose bien des soucis. j'ai besoin de votre aide!


On peut considérer la gravitation comme une déformation de l'espace temps; ça je crois avoir compris : les objets vont tout droit dans un espace courbé par de la masse ou de l'énergie, et du coup, leurs trajectoires nous paraissent courbe, ça fait tourner les planètes...

Comment se passe la scène lorsque on la décrit avec sa particule vecteur le graviton? Par exemple la terre et la lune : elles s'échangent des gravitons (en proportion de leur masse?)?
ou les gravitons font l'aller-retour? Sont ils "absorbés" par l'objet à proximité comme un photon pourrait l'être pour l'électromagnétisme? ils interagissent?

Voici ce qui me tracasse : imaginons un corps seul au milieu de nulle part..
si il émet continuellement des gravitons (attestant sur la durée de sa présence), ne doit il pas perdre de l'énergie? il émet bien quelque chose, non?
(je crois que les gravitons n'ont pas de masse, n'est ce pas? puisque les ondes gravitationnelles vont à c).

merci!
Law

Il ne faut pas assimiler totalement gravitation et gravitons (version quantique des ondes gravitationnelles de la RG).
La gravitation telle que décrite par la RG (théorie classique certainement approximative mais bien fondée sur le principe d'équivalence) est une théorie non perturbative alors que la QFT est une théorie perturbative (mal fondée: ça marche, mais on ne sait pas pourquoi).
Cela fait une différence de principe énorme! Mais comme les deux marchent plutôt bien, on fait avec!

Il existe des champs (statiques) de gravitation (par exemple à l'extérieur d'un corps à symétrie sphérique) qui n'émettent pas d'ondes gravitationnelles en RG (donc pas de gravitons).
Les ondes gravitationnelles sont supposées émises lorsque le champ gravitationnel varie.

La théorie basique en RG les fait apparaître de façon perturbative (on prend l'approximation "champ faible" de RG (l'équation d'Einstein linéarisée) qui considère la métrique comme Minkowskienne perturbée (perturbation sur espace temps de fond plat).

Ceci, ce serait pour les gravitons "réels" , ceux qui seraient associés aux ondes gravitationnelles (classiques) qu'on essaie de détecter.

Comme il n'existe pas aujourd'hui de théorie de gravitation quantique satisfaisante, difficile de dire quelque chose au niveau d'autres particules messagères "virtuelles" du type de celles qu'on décrit en MQ.

Mais ce n'est pas gagné, car si on garde l'invariance par difféomorphisme (comme en gravitation quantique à boucles) de la RG on aboutit à quelque chose d'assez différent (quantification de l'espace temps).
Voir l'excellente analyse de C. Rovelli
http://www-cosmosaf.iap.fr/gravitati...ique.htm#intro

L'antinomie entre l'approche de la RG et celle de la MQ est un sujet brûlant , non résolu, aux coeur des approches modernes d'une théorie quantique de la gravitation.

Bref, il y a du pain sur la planche pour les amateurs.