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la quintessence



  1. #1
    jojo17

    la quintessence


    ------

    Bonjour,
    Est-ce que l'explication de l'accélération de l'expansion par la quintessence implique que les constantes de l'univers doivent variées dans le temps?
    Et si oui, par quels moyens peut-on observé cette variation étant donné que ce sont pour nous des constantes?

    Merci et bonne soirée.

    -----
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

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  3. #2
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Salut,
    Est-ce que l'explication de l'accélération de l'expansion par la quintessence implique que les constantes de l'univers doivent variées dans le temps?
    Non.

    Et si oui, par quels moyens peut-on observé cette variation étant donné que ce sont pour nous des constantes?
    Très bonne remarque. Mesurer des constantes dimensionnées dans un système d'unités utilisant ces constantes comme référence n'a aucun sens (par exemple, si quelqu'un mesure une valeur différente pour la vitesse de la lumière, ça veut juste dire qu'on n'a pas utilisé la bonne définition du mètre). Néanmoins, il existe des constantes adimensionnées. Par exemple, la constante de structure fine vaut environ 1/137 (sans unités). On peut donc espérer voir une variation.
    Encore une victoire de Canard !

  4. #3
    jojo17

    Re : la quintessence

    salut,
    Ça fait plaisir, t'es toujours là pour répondre coincoin, merci.
    Ceci dit j'ai d'autres questions sur la quintessence...
    Si la quintessence varie au cours du temps, cela veut aussi dire que la dynamique de l'expansion varie aussi dans le temps. A t-on observé, ou suppose t-on une variation de cette dynamique? Par exemple, la quintessence est-elle supposée être en cause dans l'inflation?
    Autre chose, pourrait-on m'expliquer ce qu'est la quantité wq (cf wikipédia)
    Est-ce que la quintessence est-une énergie négative, et si oui, qu'est-ce que signifie une énergie négatif en terme d'interprétation?

    Cela fait beaucoup de question, mais c'est pour moi un sujet passionnant où il y a plein de choses à découvrir et à apprendre.

    Merci et bonne journée.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  5. #4
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Si la quintessence varie au cours du temps, cela veut aussi dire que la dynamique de l'expansion varie aussi dans le temps. A t-on observé, ou suppose t-on une variation de cette dynamique? Par exemple, la quintessence est-elle supposée être en cause dans l'inflation?
    Oui, l'expansion varie, mais même sans quintessence ou autre énergie sombre. Dans un univers avec seulement de la matière, l'expansion ralentit par exemple (avec éventuellement une contraction si la densité est suffisante). Mais il y a une dizaine d'années, on a observé l'accélération de l'expansion. Pour expliquer l'accélération, il faut autre chose que la matière, quelque chose au comportement bizarre : l'énergie sombre.

    Autre chose, pourrait-on m'expliquer ce qu'est la quantité wq
    C'est le rapport entre la pression exercée par le fluide considéré et sa densité énergétique (dans les bonnes unités). Les cosmologistes appellent ça "l'équation d'état".
    Par exemple, la matière a une énergie assez élevée (E=mc²), mais une pression faible (car elle va à une vitesse très faible devant c). Son équation d'état est donc quasiment 0. Pour le rayonnement par contre, l'électromagnétisme montre que l'équation d'état vaut 1/3. Pour expliquer une accélération, il faut une équation d'état négative et inférieure à -1/3. Donc ni la matière, ni le rayonnement ne peuvent l'expliquer. Il y a plusieurs candidats pour l'énergie sombre : une constante cosmologique a une équation d'état de -1, la quintessence désigne tout autre type de fluide avec une équation d'état à ta guise. Et en-dessous de -1, on parle d'énergie fantôme.
    Tu vois que si l'équation d'état est négative, alors la densité énergétique est positive mais la pression est négative !

    Une autre manière de comprendre l'équation d'état est de plonger dans les équations donnant l'évolution du taux d'expansion de l'univers (http://fr.wikipedia.org/wiki/Équatio...9tat_constante). On voit alors que l'équation d'état dicte la façon dont le fluide se dilue avec l'expansion. Plus l'équation d'état est élevée, plus le fluide se dilue.
    Par exemple, pour la matière, si tu doubles les longueurs, tu divises la densité par 2³. Ça paraît raisonnable, ça désigne l'augmentation du volume. Pour le rayonnement, par contre, c'est 2^4. Le rayonnement se dilue encore plus. Ça vient du fait qu'en plus d'avoir moins de photons par unité de volume, ils ont perdu de l'énergie (redshift). La densité énergétique décroit donc fortement.
    La constante cosmologique (w=-1) correspond à quelque chose qui ne se dilue pas du tout : ça reste constant. Et l'énergie fantôme (w<-1) augmente avec l'expansion ! Ça conduit à l'emballement de l'expansion de l'univers et à ce qu'on appelle le Big Rip : l'expansion devient infinie en un temps fini.
    La quintessence serait donc quelque chose qui se dilue un peu, mais moins que la matière.
    Encore une victoire de Canard !

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    jojo17

    Re : la quintessence

    Merci coincoin pour ces explications très abordables.
    Alors, une question un peu naïve...Si dans un même temps on a, avec l'expansion, le rayonnement et la matière qui se dilue plus ou moins fortement (équation d'état élevée), et l'énergie sombre qui augmente (équation d'état négative), qu'est-ce qui nous empêche de penser, en vertu du principe de la conservation de l'énergie, qu'il y a "transfert" d'énergie entre les formes d'énergies "conventionnelles" et l'énergie sombre? (Je sais pas si c'est très claire comme question? ) Par exemple, l'énergie "redshiftée" peut-elle se retrouver du côté de l'énergie sombre et "participer" à son équation d'état, dans le terme de densité énergétique?
    Autre chose, comme la quintessence, selon son équation d'état, possède une densité d'énergie positive mais une pression négative, peut on "voir" l'accélération de l'expansion "comme si" l'univers était en "dépression"?
    Et encore autre chose, l'énergie sombre implique t-elle une particule d'énergie sombre? et si oui quels sont les candidats?

    En tout cas encore merci pour votre intérêt.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  8. #6
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Il n'y a pas de question de conservation d'énergie à se poser car l'énergie n'est pas conservée dans un espace en expansion (on peut le voir au fait que la conservation de l'énergie vient fondamentalement du théorème de Noether et de l'invariance par translation temporelle, or l'invariance par translation temporelle est fausse dans un espace en expansion). Et il n'y a aucune raison que la contribution d'un fluide compense celle d'un autre : leurs densités sont indépendantes ! Dans le passé, on avait une plus grande densité de matière et de rayonnement mais autant d'énergie sombre, par exemple.

    Pour ce qui est des candidats à l'énergie sombre, c'est assez complexe. L'énergie sombre se doit d'avoir des propriétés bizarres (ce qui n'est pas le cas de la matière noire qui n'est que de la matière). On se penche donc plutôt sur des modifications des théories de la gravitation. Mais encore faut-il être sûr de l'existence de l'énergie sombre et que c'est pas une rustine pour un modèle trop simpliste (par exemple l'Univers pourrait ne pas être isotrope ou homogène à grande échelle). Je ne pense pas qu'il y ait beaucoup de cosmologistes qui sont prêts à parier sur ce qu'on pensera de l'énergie sombre dans 50 ans.
    Encore une victoire de Canard !

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  10. #7
    jojo17

    Re : la quintessence

    Merci!
    Mais pourquoi spécule-t-on sur la quintessence alors qu'une constante cosmologique ferait l'affaire? Quel intérêt d'utiliser un fluide dont les propriétés varient au cours du temps?
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  11. #8
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Dans la même logique, quand tu perds tes clés la nuit dans la rue, tu ne les cherches que sous le lampadaire parce que c'est plus simple ?

    Certes une constante cosmologique est plus simple, mais si ce n'est pas ça, on s'en mordra les doigts de pas avoir quelque chose de plus original. Ou plutôt, si ce n'est pas une constante cosmologique, on félicitera le théoricien qui a regardé le bon truc. La concurrence entre théoriciens est telle qu'il faut redoubler d'originalité !
    Encore une victoire de Canard !

  12. #9
    jojo17

    Re : la quintessence



    En fait, je me demandais (parce que je suppose que les 2 options reposes sur de solides observations) qu'est ce qui nous permet de penser (d'après les observations) que le flux en question peut fluctuer dans le temps?
    D'ailleurs, c'est étonnant, parce que logiquement, les 2 options semblent contradictoires, ou en tout cas c'est radicalement soit l'une soit l'autre. En effet si c'est une constante, par définition elle ne varie pas. Comment L'observation (dans ce qu'elle contient d'unicité) peut-elle être interprétée de façon contradictoire.
    Je ne sait pas, là non plus, si vous comprenez le fond de mon interrogation? J'essaierai de nouveau si nécessaire.

    Merci et bon début de soirée (il m'entraine...)
    Dernière modification par jojo17 ; 24/04/2009 à 18h26.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  13. #10
    jojo17

    Re : la quintessence

    [EDIT hors délai]

    Qu'est-ce qui nous permettrait de trancher?

    Merci.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  14. #11
    Coincoin

    Re : la quintessence

    En regardant l'évolution des grandes structures avec le temps, on peut déterminer le rythme de l'expansion et donc contraindre l'équation d'état de l'énergie sombre. Pour l'instant, les données sont tout à fait compatibles avec une équation d'état constante et égale à -1. Mais ce sera le but de la prochaine décennie : faire des relevés de galaxies suffisamment précis et profonds pour avoir de bonnes contraintes sur l'équation d'état et sa variation.
    Encore une victoire de Canard !

  15. #12
    jojo17

    Re : la quintessence

    Merci pour cet échange très instructif Coincoin.
    Je n'ai plus de question...pour l'instant.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

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  17. #13
    jojo17

    Re : la quintessence

    Salut,
    Je reviens sur ce sujet...
    Pour ce qui est des candidats à l'énergie sombre, c'est assez complexe. L'énergie sombre se doit d'avoir des propriétés bizarres (ce qui n'est pas le cas de la matière noire qui n'est que de la matière). On se penche donc plutôt sur des modifications des théories de la gravitation.
    Une remarque, iL semble en effet, de (très, très) loin, que le problème vienne de la RG. On se souvient qu'Einstein a eu des difficultés avec la dynamique de ses équations et de nos jours encore (avec la même "base" de travail ; la RG) ce problème de constante cosmologique (ou pas) tarabuste.
    Mais encore faut-il être sûr de l'existence de l'énergie sombre et que c'est pas une rustine pour un modèle trop simpliste (par exemple l'Univers pourrait ne pas être isotrope ou homogène à grande échelle).
    Quelles seraient les conséquences du tel fait sur notre vision de l'univers, et en particulier sur le problème de la dynamique de ce dernier ?

    Merci et bonne soirée.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  18. #14
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Une remarque, iL semble en effet, de (très, très) loin, que le problème vienne de la RG. On se souvient qu'Einstein a eu des difficultés avec la dynamique de ses équations et de nos jours encore (avec la même "base" de travail ; la RG) ce problème de constante cosmologique (ou pas) tarabuste.
    Historiquement, Einstein avait introduit la constante cosmologique (qui est une sorte de constante d'intégration dans les équations de la relativité générale) pour avoir un Univers sans expansion. À l'époque, cela paraissait difficilement concevable que l'Univers évolue. Puis il s'est rendu compte que cette solution était instable (un peu plus de matière et l'Univers s'effondrait et un peu moins et l'Univers s'expandait indéfiniment). Il en a même parlé comme de sa plus grosse erreur. Dans les décennies qui suivirent, la constante cosmologique traînait toujours dans un coin, sans qu'on sache s'il fallait vraiment s'en servir. Ce n'est qu'à la fin des années 90 que l'étude de la luminosité des supernovae lointaines montra que l'expansion s'accéléra et que la constante cosmologique revint en force et trouva sa place dans le "modèle standard".
    Mais il faut comprendre que ça reste problématique : la valeur de la constante cosmologique semble totalement arbitraire. Il y a différents problèmes reliés : pourquoi est-elle si faible ? Si tu demandes une constante cosmologique à un physicien des particules, il te donnera quelque chose ayant une énergie de l'ordre de l'énergie de Planck, ou mieux de l'énergie de grande unification, or l'échelle d'énergie de la constante cosmologique est bien inférieure à tout ça, bien inférieure à la masse de toutes les particules connues. Et cette valeur faible est bizarre : elle fait que la constante cosmologique (qui ne se dilue pas) est devenue prépondérante très récemment, comme si elle avait laissé le temps aux structures de se former avant de commencer son boulot. C'est ce qu'on appelle le problème de coïncidence.
    Donc même si une constante cosmologique est la solution la plus simple, sa valeur est inexplicable.

    Quelles seraient les conséquences du tel fait sur notre vision de l'univers, et en particulier sur le problème de la dynamique de ce dernier ?
    Si on imagine qu'on est dans une région sous-dense à trèèèèèès grande échelle, alors on est attiré par la masse lointaine et ça peut nous donner l'impression d'avoir une expansion accélérée.
    Le problème, c'est que ça demande une répartition de la matière assez ad hoc. Habituellement, on trouve la métrique de l'Univers (Friedmann-Robertson-Lemaître-Walker) en posant le principe copernicien : notre position dans l'Univers n'a rien de particulier (tout comme Copernic avait détrôné la Terre du centre de l'Univers). Donc on s'attend à avoir un Univers homogène (statistiquement) plutôt qu'être en plein dans une région particulièrement dense ou sous-dense.
    Encore une victoire de Canard !

  19. #15
    jojo17

    Re : la quintessence

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    Ce n'est qu'à la fin des années 90 que l'étude de la luminosité des supernovae lointaines montra que l'expansion s'accéléra et que la constante cosmologique revint en force et trouva sa place dans le "modèle standard".[...]
    [...]Et cette valeur faible est bizarre : elle fait que la constante cosmologique (qui ne se dilue pas) est devenue prépondérante très récemment, comme si elle avait laissé le temps aux structures de se former avant de commencer son boulot. C'est ce qu'on appelle le problème de coïncidence.
    Comment sait-on que l'univers n'est pas depuis toujours en expansion accéléré?
    Sinon, est-ce qu'il y aurait un seuil de densité énergétique après lequel l'univers basculerait d'une expansion constante à une accélération de cette dernière, sous l'action conjuguée d'une densité "critique" et de l'équation d'état négative de l'énergie sombre?

    Si on imagine qu'on est dans une région sous-dense à trèèèèèès grande échelle, alors on est attiré par la masse lointaine et ça peut nous donner l'impression d'avoir une expansion accélérée.
    Le problème, c'est que ça demande une répartition de la matière assez ad hoc. Habituellement, on trouve la métrique de l'Univers (Friedmann-Robertson-Lemaître-Walker) en posant le principe copernicien : notre position dans l'Univers n'a rien de particulier (tout comme Copernic avait détrôné la Terre du centre de l'Univers). Donc on s'attend à avoir un Univers homogène (statistiquement) plutôt qu'être en plein dans une région particulièrement dense ou sous-dense.
    n'est-ce pas un principe "arbitraire", et donc l'homogénéïté plus une croyance qu'un fait. Il me semble avoir lu une news sur futura qui parlait de l'interprétation de résultats d'observations qui suggérait un "Grand attracteur".

    Merci et bonne journée.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  20. #16
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Comment sait-on que l'univers n'est pas depuis toujours en expansion accéléré?
    Parce qu'on arrive à mesurer l'expansion même à très grande distance.

    Sinon, est-ce qu'il y aurait un seuil de densité énergétique après lequel l'univers basculerait d'une expansion constante à une accélération de cette dernière, sous l'action conjuguée d'une densité "critique" et de l'équation d'état négative de l'énergie sombre?
    Oui, tout à fait. C'est quand la densité de l'énergie noire atteint environ celle de la matière (avec un facteur, il me semble que c'est 1/3). Avant c'était la matière qui dominait et l'expansion décélérait. Puis à force de s'expandre, la matière s'est tellement diluée que c'est l'énergie noire qui s'est mise à dominer et à faire accélérer l'expansion.

    n'est-ce pas un principe "arbitraire", et donc l'homogénéïté plus une croyance qu'un fait. Il me semble avoir lu une news sur futura qui parlait de l'interprétation de résultats d'observations qui suggérait un "Grand attracteur".
    Je ne dirais pas "arbitraire", mais plutôt "réducteur". C'est la chose la plus simple qu'on puisse imaginer. Mais c'est effectivement un des points à la base du modèle standard, et il est donc testé très régulièrement. Pour l'instant, il tient, mais c'est peut-être juste une question d'années. Dans tous les cas, il donne de bons résultats.
    Encore une victoire de Canard !

  21. #17
    jojo17

    Re : la quintessence

    Merci coincoin.
    Mais..., comme l'expansion décélérait avant que la densité "critique" soit atteinte, on peut s'attendre a ce qu'il n'y ait rien qui n'arrête l'expansion après "l'inversion" de la dynamique (accélération), d'autant plus que la participation de la matière à cette dynamique diminue, apparemment. A partir de cette configuration, on peut légitimement, il me semble, se poser la question : Qu'est-ce qui peut empêcher un big-rip?
    Peut-être justement la quintessence et une équation d'état variable dans le temps, non?
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  22. #18
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Juste un point de vocabulaire : le Big Rip, c'est quand l'expansion s'emballe tellement que l'Univers atteint une taille infinie en un temps fini. Pour cela il faut une équation strictement inférieure à -1 (énergie fantôme), ce qui pose certains problèmes conceptuels. Dans le cadre d'une constante cosmologique, l'Univers s'étend indéfiniment, de plus en plus vite, mais sans atteindre cette singularité du Big Rip. À ma connaissance, il n'y a pas de nom sexy pour cette fin, mis à part peut-être "mort thermique".
    Pour le reste, tu as tout à fait raison. Le seul truc qui empêche les cosmologistes de hurler "on va tous mourir dans un Univers trop grand et trop froid, dans des échelles de temps astronomiques", c'est le fait que fondamentalement on ne connaît pas l'énergie sombre et qu'il s'agit peut-être de quelque chose de plus compliqué (du type quintessence par exemple). Donc sa dynamique nous réserve peut-être des surprises.
    Encore une victoire de Canard !

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  24. #19
    jojo17

    Re : la quintessence

    Ok, merci pour la rectification de vocabulaire.
    Une autre question, et si je comprend bien ce que je dis (surtout les termes que j'emploie), en cas d'évolution vers une "mort thermique", n'y a t-il pas là aussi une limite après laquelle les grandes structures se déstructureraient (Ie à partir de laquelle la gravitation ne suffit plus à les maintenir en structures)?
    Si oui, cette limite fait-elle intervenir la notion de facteur d'échelle, avec un facteur d'échelle "limite"? Ou bien peut-être encore le taux d'expansion, avec là encore un taux "limite"?
    Bref, à quand le voyage interstellaire à bord de notre bonne vieille terre, et loin, très loin du soleil?

    Merci et bonne fin de journée.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  25. #20
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Non, car l'expansion n'a lieu qu'à grande échelle. À petite échelle, les systèmes liés gravitationnellement sont détachés de l'expansion. On aura donc des amas de galaxie de plus en plus lointains, mais les amas ne seront pas disloqués.
    http://forums.futura-sciences.com/as...e-echelle.html
    Encore une victoire de Canard !

  26. #21
    jojo17

    Re : la quintessence

    merci coincoin, je viens de lire le fil (un brun technique ), et je comprend un peu mieux.
    Ceci dit j'ai une autre question...Si l'accélération s'explique par une constante cosmologique, ce n'est pas la même chose que si elle s'explique par la quintessence, si?
    Par exemple, si c'est une constante cosmologique, cela n'implique pas les même choses que si c'était un champ scalaire tel la quintessence, comme par exemple l'existence d'une nouvelle particule dans ce dernier cas?
    La quintessence ne serait-elle pas, si elle s'avère exacte, porteuse de toute une nouvelle physique, avec par exemple une nouvelle interaction fondamentale, ...pourquoi pas?

    En tout cas encore merci.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  27. #22
    Coincoin

    Re : la quintessence

    Disons que constante cosmologique ou quintessence ou quoi que ce soit d'autre, il y a de la nouvelle physique derrière. Que ce soit un nouveau champ, une modification de la gravité, ...
    Encore une victoire de Canard !

  28. #23
    jojo17

    Re : la quintessence

    de belles années de recherches en perspectives.

    merci et bonne soirée.
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

  29. #24
    jojo17

    Re : la quintessence

    Bonjour,
    Je reviens sur ce sujet de la quintessence après la lecture de ce sujet.
    Est-ce que le modèle de quintessence implique un "landscape" sous-jacent?
    L'équation d'état de la quintessence varierait-elle selon "notre" position, et son évolution sur le "landscape", ?
    les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine

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  31. #25
    Dr Nono

    Re : la quintessence

    Citation Envoyé par jojo17 Voir le message
    comme l'expansion décélérait avant que la densité "critique" soit atteinte
    Bonjour,

    Il me semblait pourtant que quand le paramètre de densité est égal à 1 (densité critique), il est un invariant et donc n'èvolue pas; seul une valeur #1 évolue avec l'expansion.
    Quand à la quintescence, on parle de plus en plus d'un éventuel rôle joué par le vide quantique (théorie quantique des champs); il a l'avantage en effet (comme tu l'as précisé) de représenter un champ scalaire, susceptible d'évoluer avec l'expansion.
    Le hasard, c'est Dieu qui se promène incognito.