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Le vide, matière noire ?



  1. #1
    Canigou

    Le vide, matière noire ?

    Bonjour,

    Etant nouveau sur le forum, je risque d'employer des termes innapropriés, j'espère que ma question sera bien comprise malgré tout.

    j'ai lu avec interet certains dossiers FS, notamment "Voyage au coeur de la matière" et "Les secrets de la matière noire", je les ai trouvé assez explicites, très bien faits.

    je me posais la question suivante :

    le "vide" interplanetaire, interstellaire et intergalactique representant un volume phenoménal (en comparaison de toute concentration de matière "observable", sous forme solide, liquide, gazeuse ou "plasmatique (?)"), et etant empli de photons, neutrinos, vents solaires, ne peut il pas être cette matiere noire ?

    le vide pourrait il être un immense nuage de photons (masse nulle, ou pas encore observée) et de neutrinos (masse non nulle) très tres dense, et ainsi avoir une masse ?

    merci de vos eventuels eclaicissements

    -----


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  3. #2
    deep_turtle

    Re : Le vide, matière noire ?

    Bonjour,

    Alors la solution que tu proposes a été envisagée, mais ne marche pas. Les photons, par définition, on les voit, et c'est un peu difficile d'en faire de la matière noire. Il se trouve que la quantité de photons dans l'Univers est une quantité très bien mesurée, notamment grâce aux observations du rayonement de fond cosmologique. Et il y en a largement pas assez pour que ce soit la matière noire.

    Pour les neutrinos, ils ont été assez longtemps des candidats de choix. Plus maintenant : s'ils sont trop légers, ils ont un effet dévastateur sur la formation des structures, ils empêchent les galaxies de se former, ce qu iest embêtant car les galaxies, ça existe donc ça a bien dû se former un jour... Or on a maintenant des contraintes très fortes sur la masse des neutrinos, et ils sont en effet très légers. La matière noire doit donc nécessairement comporter une autre composante qui permet aux structures de se former...

    Bon, cette réponse est peut-être un poil trop technique, n'hésite pas à si tu veux des détails (ça veut dire "râler", pas "taper sur l'ordi avec un marteu... ).

  4. #3
    erik

    Re : Le vide, matière noire ?

    s'ils sont trop légers, ils ont un effet dévastateur sur la formation des structures, ils empêchent les galaxies de se former
    Euh... s'ils sont trop léger ou s'il sont trop lourd ?
    En quoi une particule de masse tres faible gène la formation de grandes structures ? Lapsus ?

  5. #4
    deep_turtle

    Re : Le vide, matière noire ?

    Non non, pas lapsus. Les structures se forment au début de l'Univers quand les fluctuations de densité, alors petites, s'effondrent sous leur propres poids, et deviennent de grosses flutuations de densité.

    Les particules qui constituent le fluide en train de s'effondrer ont, en plus de la vitesse liée à l'effondrement (dirigée vers l'endroit où ça s'effondre, donc), une vitesse aléatoire liée à l'agitation thermique (ben oui, le fluide a une certaine température, et donc ça bouge un peu dans tous les sens).

    Cette vitesse thermique est liée à la masse des particules. En thermodynamique statistique usuelle, par exemple, la vitesse thermique est en moyenne inversement proportionnelle à la racine carrée de la masse. Quand la masse est petite, la vitesse est grande. (Ceci est un argument très simplifié, en fait la vitesse dans le cas cosmologique dépend aussi de l'histoire passée de la particule, de si elle était relativiste ou non à un miment particulier appelé le découplage. Bref, je le mentionne juste pour ceux qui connaissent le terme.)

    Donc, pour en arriver à ta question, si les particules qui forment a matière noire froide sont légères, la composante aléatoire est bien plus grande que la vitesse d'effondrement, ce qui veut dire qu'en fait l'effondrement n'a pas lieu. Il est complètement masqué par le mouvement thermique des particules... En gros, les particules ont une vitesse thermique suffisante pour s'échapper des structures en train de se former.

    Cet effet ("free-streaming" en anglais) empêche les petites structures de se former. Pourquoi pas les grandes ? Parce que pour des structures assez grandes, les particules ont beau essayer de s'échapper à vitesse grand V, elles n'ont pas le temps de parcourir toute la distance qui les emmènerait au-delà du bord de la structure !

  6. #5
    physastro

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par Canigou
    Bonjour,

    Etant nouveau sur le forum, je risque d'employer des termes innapropriés, j'espère que ma question sera bien comprise malgré tout.

    j'ai lu avec interet certains dossiers FS, notamment "Voyage au coeur de la matière" et "Les secrets de la matière noire", je les ai trouvé assez explicites, très bien faits.

    je me posais la question suivante :

    le "vide" interplanetaire, interstellaire et intergalactique representant un volume phenoménal (en comparaison de toute concentration de matière "observable", sous forme solide, liquide, gazeuse ou "plasmatique (?)"), et etant empli de photons, neutrinos, vents solaires, ne peut il pas être cette matiere noire ?

    le vide pourrait il être un immense nuage de photons (masse nulle, ou pas encore observée) et de neutrinos (masse non nulle) très tres dense, et ainsi avoir une masse ?

    merci de vos eventuels eclaicissements
    Salut,
    en fait Deep ta déjà fait un bon topos ; pour ajouter un peu, en fait la matière noire serait une des explications pour le défaut de masse de notre Univers, donc ce qui la "compose" doit être conséquent, car sa proportion dans le rapport de masse n'est vraiment pas négligeable!!
    On distinguerait en fait deux "sortes" de matière sombre, la matière noire froide (peut-être composée de neutralinos??) et la matière noire chaude (composée de ces fameux neutrinos!!)!!! Pour ce qui concerne les neutralinos on a pour l'instant beaucoup de mal à les détecter!!

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    erik

    Re : Le vide, matière noire ?

    Merci deep,
    J'avais mal compris ta phrase. Je pensais que tu disais que si les neutinos étaient trop léger les grandes structures n'auraient pas pu se former.
    Il fallait donc comprendre : la matière noire doit être suffisamment massive pour provoquer des fluctuations de densité assez grandes pour déclencher la formation des stuctures que l'on connait aujourd'hui, les neutrinos sont trop legers pour cela, donc la matière noire est constituée d'autre chose.

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  10. #7
    deep_turtle

    Re : Le vide, matière noire ?

    Il fallait donc comprendre : ...
    Heu... non je n'ai pas dit ça. Peu importe ce qui déclenche la formation des structures (ça peut être autre chose que des neutrinos), peu importe ce qui crée les inhomogénéités primordiales, de toutes façons si une quantité trop importante de neutrinos légers est présente, ces neutrinos vont gommer les fluctuations sur les petites échelles (les échelles des galaxies) à cause de leur vitesse trop grande.

  11. #8
    Canigou

    Re : Le vide, matière noire ?

    OK, merci pour ces renseignements qui repondent a ma question.

    J'ignorais l'existance "possible" de ces neutralinos.

    le neutralino est-il supposé être un lepton de famille non encore decouverte( 4e, 5e, voire plus ?), ou une toute autre chose ?

  12. #9
    Gilgamesh

    Re : Le vide, matière noire ?

    Comme l'a dit la Tortue, rien ne sert d'être massif si on va trop vite (une tortue qui fait l'éloge de la lenteur, s'normal remarque). Un effondrement ça se passe avec un minimum d'ordre, il faut que les vitesse soit en moyenne suffisement dirigée vers le centre de l'effondrement pour que ça marche. L'hypothèse d'une matière noire 'chaude' est exclue des modèles simulant la formation des structures.

    On possède des preuve expérimentale de la présence de concentration de MN au centre des superamas en reconstituant la distribution des masses par analyse des effets de lentille gravitationnelle.

    Tu as un exposé en 10 pages là :
    http://www.futura-sciences.com/compr...ssier542-1.php

    a+

  13. #10
    Gilgamesh

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par Canigou
    OK, merci pour ces renseignements qui repondent a ma question.

    J'ignorais l'existance "possible" de ces neutralinos.

    le neutralino est-il supposé être un lepton de famille non encore decouverte( 4e, 5e, voire plus ?), ou une toute autre chose ?
    Non, il n'y a que 3 familles, c'est un fait établis. Le neutralinos serait le partenaire supersymétrique (=> un boson) du neutrino, un slepton (s pour supersymétrique), donc. Et comme on ne l'observe pas encore dans les accélérateurs de particule, ça doit être un gros pépère. Mais le plus léger des gros pépères, avec le photino (le fermion supersymétrique du photon).

    a+

  14. #11
    mtheory

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh
    Le neutralinos serait le partenaire supersymétrique (=> un boson) du neutrino, un slepton (s pour supersymétrique), donc.

    a+

    Si ma mémoire ne me trompe pas le neutralinos est bien une particule prédite par la supersymétrie mais c'est un fermion obtenu comme mélange des partenaire susy du photon,Z0 et du Higgs(neutre).Non?
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  15. #12
    Gilgamesh

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par mtheory
    Si ma mémoire ne me trompe pas le neutralinos est bien une particule prédite par la supersymétrie mais c'est un fermion obtenu comme mélange des partenaire susy du photon,Z0 et du Higgs(neutre).Non?
    Alors je n'en sais rien, mais comment se ferait-ce que le superpartenaire d'un fermion soit un fermion ?

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  17. #13
    mtheory

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh
    Alors je n'en sais rien, mais comment se ferait-ce que le superpartenaire d'un fermion soit un fermion ?
    le photon,le Z0 et le Higgs ne sont pas des fermions.
    “I'm smart enough to know that I'm dumb.” Richard Feynman

  18. #14
    physastro

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh
    Non, il n'y a que 3 familles, c'est un fait établis. Le neutralinos serait le partenaire supersymétrique (=> un boson) du neutrino, un slepton (s pour supersymétrique), donc. Et comme on ne l'observe pas encore dans les accélérateurs de particule, ça doit être un gros pépère. Mais le plus léger des gros pépères, avec le photino (le fermion supersymétrique du photon).

    a+
    Salut,
    effectivement comme le dit Mtheory, le neutralino n'est pas la particule supersymétrique du neutrino, mais c'est le sneutrino, qui est effectivement un boson.
    Pour ce qui est du neutralino, ce serait bien association du photino, du zino (particules supersymétriques respectivement du photon et du boson de jauge Z0 ;fermions électriquement neutre de spin demi-entier) et d'higgsinos (particules supersymétriques du boson de Higgs)! Le résultat donnerait donc un neutralino, qui serait 30 à 1000 fois plus lourd que le proton et aurait une énergie de l'ordre de 10^11 eV!!

  19. #15
    Gilgamesh

    Re : Le vide, matière noire ?

    Citation Envoyé par physastro
    Salut,
    effectivement comme le dit Mtheory, le neutralino n'est pas la particule supersymétrique du neutrino, mais c'est le sneutrino, qui est effectivement un boson.
    sneutrino, abawi, c'est logique. Je me couvre la tête de cendre.

    Pour ce qui est du neutralino, ce serait bien association du photino, du zino (particules supersymétriques respectivement du photon et du boson de jauge Z0 ;fermions électriquement neutre de spin demi-entier) et d'higgsinos (particules supersymétriques du boson de Higgs)! Le résultat donnerait donc un neutralino, qui serait 30 à 1000 fois plus lourd que le proton et aurait une énergie de l'ordre de 10^11 eV!!
    D'accord. Sur Wikipedia je trouve :

    Neutralino

    In particle physics, the neutralino is a hypothetical particle and part of the doubling of the menagerie of particles predicted by supersymmetric theories.

    Since the superpartners of the Z boson (zino), the photon (photino) and the neutral higgs (higgsino) have the same quantum numbers, they mix to form eigenstates of the mass operator, called neutralinos. The lightest neutralino is thought to be stable. Virtually undetectable, it participates only in weak and gravitational interactions. Of the weakly-interacting massive particles (WIMPs) under consideration, a lightest neutralino of 30-5000 GeV is the leading candidate for cold dark matter. The exact behaviour of this particle will depend on the dominant constituent: the higgsino, the photino or the zino.

    a+

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