Bonjours, j'aurais voulu savoir quelle était la masse de l'univers au temps tₒ ? L'univers avait la même masse qu'aujourd'hui, ou était-il moins massique ? (j'entends par là qu'il n'était qu'énergie...).
Je sais pas si je m'exprime bien, mais j'espère que quelqu'un pourra quand même me répondre...
Merci
Dans le schéma inflationnaire, il faut imaginer au départ une bulle de vide de diamètre et de masse planckienne disons. La densité est gigantissime, mais la masse total n'excède pas celle d'un acarien. A ce stade ça reste très spéculatif, il y'a plusieurs modèles admissibles. La densité d'énergie est celle d'un champs qui engendre une pression négative, qui agit comme une gravité répulsive, ce qui initie une inflation de l'espace. Mais en croissant, la bulle garde une densité constante. L'énergie est prise sur la gravité, dont l'énergie potentielle peut devenir aussi négative que l'on veut. A la fin de cette phase inflationnaire, incroyablement brutale et brève, l'univers a atteint une taille métrique, le champs inflationnaire se dégrade et transmet sa densité d'énergie aux champs classiques. L'univers s'emplit d'un gaz de photons ultra dense et chaud (1027 K) en équilibre avec les champs de matière et on aborde le Big Bang 'classique'. En se refroidissant, le plasma photon-matière fige l'une après l'autre et par ordre de masse décroissant, les particules de la matière. Le nombre de quarks est figé en moins d'un dixième de milliseconde et on peut dire que dès lors la matière commune est fixé à sa quantité actuelle et ne variera plus de façon substantielle (à part à la marge dans les processus stellaires).Envoyé par Rammstein43
a+
Parcours Etranges
C'est gentil d'avoir pris le temps de me répondre, mais je dois avouer que j'ai pas bien compris. Mes connaissances en astrophysique sont assez limitées et j'ai peur de n'être pas assez qualifié pour comprendre ton message.
La masse de l'univers au moment du Big Bang devait être inférieur au à la masse de l'univers actuel, sinon pour quoi l'univers aurait-il commencé une expansion ? Théoriquement il aurait du se changer en une sorte de trou noir non ? Si une telle masse s'est retrouvée comprimée en un seul point, elle aurait du effondrer sur elle-même non ?
Si tu ne détailles pas précisément les éléments de mon post que tu n'as pas compris, je vais pas pouvoir t'aider.
Oui et c'est ce que j'ai dis : il me semble que la masse actuelle de l'univers est un poil supérieure à celle d'un acarien...La masse de l'univers au moment du Big Bang devait être inférieur au à la masse de l'univers actuel,
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 02/10/2010 à 12h20.
Parcours Etranges
Bonjour Gilgamesh,
j'ai envoyé un post sur le même thème sous peu, et justement ta réponse m'intéresse.
Au lieu de parler de masse, il me semble plus intéressant de parler d'énergie... ce qui englobe clairement toutes les formes d'énergie.
La question est donc: au début du Big Bang, avec l'inflation, y a-t-il création d'énergie?
Soit non: l'essentiel de l'énergie est dans le champ inflationnaire... qui va donner les champs classiques, puis les particules classiques.
Soit oui : c'est ce que tu veux dire quand tu parles d'une énergie potentielle de gravitation qui change???
Bonjour,
Deux cas de figure : univers infini ou univers fini et bouclé sur lui-même.
Dans le cas d'un univers infini, c'est simple, sa masse a toujours été infinie et le sera toujours.
Dans le cas d'un univers fini et bouclé sur lui-même, comme l'univers Shadok où l'on revient à son point de départ en avançant tout droit dans l'espace, l'attraction est la même de tous les côtés, parce qu'elle fait le tour de l'univers indéfiniment.
Il n'y a donc pas de point vers lequel tout s'effondrerait. En fait, c'est comme un univers infini, sauf qu'il est rempli de façon cyclique. On retrouve toujours les mêmes particules qui se répètent en avançant tout droit.
Il n'est pas clair dans ce cas de figure que sa masse soit constante ou non, car le rôle de l'énergie potentielle de gravitation, qui, comme toute énergie, est une forme de masse, est mal compris dans le cas du big bang.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
C'est un fait bien connu depuis Newton : l'énergie potentielle de gravitation peut être aussi négative que l'on veut.
Tu as 3 ingrédients : la densité énergie rho, la pression P et le champ de gravitation.
Le champ de gravitation est égale à rho + 3P. Il n'est donc pas que proportionnel à l'énergie mais aussi à la pression. La pression gravite (ce n'était pas le cas avec Newton).
Ici tu as un champs tel que rho = -P en gros
Vue que rho est forcément positif, rho + 3P est négatif : une pression négative engendre une gravité répulsive, ce qui engendre une croissance du facteur d'échelle : le volume de l'univers augmente.
Or ce champ est un état du vide. Si tu augmentes le volume de vide, tu augmente l'énergie totale et la pression (négative) ce qui a pour effet de booster encore l'inflation, etc : la croissance du facteur d'échelle est exponentielle.
Tu crées de l'espace, donc tu crées du vide qui comporte une certaine densité d'énergie. D'où vient donc l'énergie ? C'est un peu comme si partais d'un petit cube remplis d'eau de 1 mm x 1 mm x 1 mm et que tu l'expensais pour en faire un cube d'un mégaparsec d'arrête... et qu'il restait remplit d'eau !
Le truc est le suivant : pour un gaz à pression positive, quand le volume du récipient qui le contient s’accroît, son énergie diminue, car il transmet du travail à la parois. Mais pour un gaz a pression négative, c'est comme s'il y avait des élastique qui reliaient les parois. Quand le volume du récipient s'accroît, les élastiques accumulent de l'énergie. L'élastique c'est l'inflaton. Même si son énergie initiale est faible, du fait de sa pression négative, il induit un effet de gravitation répulsive qui à son tour augmente le volume de l'espace ce qui augmente à son énergie. L'emprunt se fait sur la gravité dont l'énergie peut devenir aussi négative que l'on veut.
a+
Parcours Etranges
Salut
C'est effectivement très spéculatif, mais à ce stade de l'univers difficile de ne pas l'être, cela a au moins le mérite de proposer une explication possible.
En fait il faudrait commencer par bien définir ce qu'est la masse en RG, ce qui n'est pas évident et qu'on trouve souvent exprimée en termes de flux traversant une surface ou sous forme hamiltonienne (ADM) mais qui peuvent donner des résultats diférents selon l'observateur considéré (qu'on associe à un système de Coordonnées) et qu'il faut donc interpréter.
Les références à l'énergie potentielle dans un champ gravitationnel par exemple, à laquelle on peut faire référence par analogie avec la méca classique est à manipuler avec prudence. Cen'est pas un potentiel scalaire comme chez Newton, ici la théorie est non linéaire et les supposés "potentiels" ne s'additionnent pas (le champ est tensoriel).
Bref pas simple de parler de masse de l'univers tant qu'on a pas de définition précise et unique de la masse de l'univers (qui à la fois le générère le champ et le subit). Donc pas facile de répondre à la question (qui est très pertinente et passionnante par ailleurs)!
Maintenant il y a peut être d'autres définitions non ambigues que je ne connais pas.
Cordialement
Bonjour,
comme souvent, j'y vais de ma question idiote...
De même qu'Einstein a montré que les vitesses ne s'additionnent pas, comme on le croyait autrefois, qui nous dit que les masses s'ajoutent?
Dire que la masse de l'univers est supérieure aujourd'hui à la masse d'un acarien a-t-il un sens?
Je suppose qu'on est tenté de dire ça parce qu'à la masse de la Terre, on ajoute celle des planètes, du Soleil, des étoiles, des galaxies... mais si tout ça ne s'ajoutait pas????
PS en relisant le post d'Ordage, j'ai l'impression qu'il doit y avoir quelque chose de vrai dans mon idiotie...
Bonjour,
Tout dépens de ce que tu appelles le Big-Bang.
ce que l'on ne sait pas décrire, c'est comment passe-t-on d'un système purement quantique (décrite dans une théorie de gravité quantique) à des champ classiques ou quasi-classiques. Il faut commencer à un "instant" ou plutôt faire un choix de température, bien entendu très élevé.
Avant que le champ inflaton s'exprime, celui-ci est "caché" (il contient peu de densité d'énergie comparé au rayonnement) par une densité d'énergie de rayonnement (de nature inconnue) qui contrôle la métrique et donc l'expansion. L'énergie par covolume est constante et la température baisse.
Quand la température baisse jusqu'a une température Tc le champ d'inflaton qui est à Tc en équilibre thermodynamique avec le rayonnement va se retrouver hors d'équilibre thermodynamique s'il ne peut pas suivre adiabatiquement la baisse de la température. On a donc un champ qui va se retrouver comme possédant une énergie potentielle? C'est cette énergie potentielle qui va se libérer au bénéfice d'autres champs (éventuellement possédant une masse).
Salut Gilgamesh, je déterre ce post parce que je ne comprends pas comment ce serait possible que la masse actuelle de l'univers soit seulement un poil supérieur à celle d'un acarien.
Rien qu’un caillou est plus lourd qu’un acarien.
Ou alors ton poil a une densité infinie, mais alors ton acarien ne peut plus bouger, danser, chanter !
Ou alors la moitié gauche de l’univers a une masse négative ?
Ou l’univers n’est qu’une illusion créée par mon cerveau d’acarien.
Une explication simple pour cerveau d’acarien serait la bienvenue.
Merci d’avance.
The Dragounet Acarien.
La masse n'est pas une quantité conservée dans les processus énergétiques (par exemple, la masse du Soleil diminue de 4 Mt/s et se transforme en photons sans masse). Il n'y a donc rien de physique qui interdise à l'univers de peser la masse de Planck (10-8 kg) au départ d'un processus et sa masse actuelle (1054 kg) à la fin.
L'idée générale du processus inflationnaire que j'ai essayé d'expliquer c'est de partir d'un "faux-vide" possédant une énergie positive mais une pression négative. La pression négative provoque une expansion exponentielle de l'espace ce qui alimente l'énergie du faux-vide. C'est véritablement un bootstrap (dans les aventure du baron de Münchhausen ce dernier se sort d'un marécage en tirant sur sa queue de cheval pour s'élever dans les air, et dans l'expression populaire, en tirant sur ses bottes. Ici le champ d'inflation provoque une expansion et l'expansion donne de l'énergie au champ d'inflation : le processus est autoalimenté). Au cours du processus ce faux-vide transmet son énergie aux champs de matière et l'univers se remplit d'une soupe de particules chaudes (et pour certaines, massives).
a+
Parcours Etranges
On ne peut parler de la masse de l'univers, puisque c'est la singularité, qui l'a générée.
Le terme "masse" ne peut s'appliquer à l'univers.
Une autre raison, est que le contenu énergétique de l'univers, n'est peut-être pas constant, vu qu'il est en expansion...
Par conséquent, il est impropre de parler de la masse de l'univers.
La masse est une propriété des objets de l'univers, non une propriété de l'univers.
Enfin il me semble...
Cordialement
Singularité signifie simplement "point non ou mal défini". On ne peut pas impliquer le concept de singularité dans un raisonnement positif (la singularité est la cause de ceci ou de cela).
Le concept d'énergie de l'univers est plutôt délicat à manier en effet, mais parce que l'énergie est un concept relationnel (il faut définir préalablement le référentiel). Par contre, le concept de masse ne présente pas une telle difficulté, il suffit de faire la somme de toute les masses du système, soit un simple inventaire des particules qu'il contient (quand c'est de la matière noire, c'est plus dur évidemment, mais le principe reste simple à énoncer).Une autre raison, est que le contenu énergétique de l'univers, n'est peut-être pas constant, vu qu'il est en expansion...
Par conséquent, il est impropre de parler de la masse de l'univers.
La masse est une propriété des objets de l'univers, non une propriété de l'univers.
a+
Parcours Etranges
Il faudra attendre la "création" du Higgs pour que les particules deviennent massive, non ?
Cette formulation est-elle bonne et, si oui, à quelle période est-ce arrivé, stp, Gilgamesh ?
Merci pour la réponse
Ok, mais dans le cadre de la singularité initiale, il reste impossible de déterminer ce qui va constituer la masse finale de l'univers après la période inflationnaire et "l'apparition" de la masse, non ?
Il est donc impossible de parler de "masse de l'univers" sans y adjoindre le qualificatif "observable" il me semble.
L'univers observable ne laissant en rien présumer de la masse totale de l'univers.
Si l'espace est fini mais sans bord, serait-il possible, si ce n'est censé, d'envisager une masse réelle (non infinie) pour l'univers entier ?
On peut effectivement se dire qu'à des niveaux si fondamentaux la masse des particules n'est pas un concept statique, mais dynamique. Le problème pour te répondre plus précisément c'est qu'il existe moult modèles d'inflations (et donc d'inflaton, c'est à dire de champ(s) scalaire(s) provoquant l'inflation de l'espace). Toutes ces routes mènent à Rome (c'est à dire au Big Bang chaud classique avec un espace temps assymptotiquement plat), mais du coup, on ne sait laquelle choisir.Il faudra attendre la "création" du Higgs pour que les particules deviennent massive, non ?
Cette formulation est-elle bonne et, si oui, à quelle période est-ce arrivé, stp, Gilgamesh ?
Merci pour la réponse
Pour la masse par exemple, en cherchant sur Google je trouve cette proposition de Robert Brout (un des fondateur du mécanisme de Higgs) :
Donc on trouve là encore que la masse résulte d'une interaction entre différents champs (ce qui est normal sous la plume d'un des fondateur du mécanisme de Higgs !Dans le contexte du modèle à deux fluides des fluctuations spatio-temporelles proposé pour résoudre les problème transplanckiens rencontrées dans la physique des trous noirs, il est postulé que l'inflaton est la fluctuation de la densité de mode (fluctuation of mode density), la composante «vapeur» du modèle. La masse de l'inflaton est occasionnée par l'échange de degrés de liberté entre la "vapeur" et le "liquide", la «soupe planckienne» dans laquelle les champs "cisplanckiens" usuels se propagent. Cet échange entre les fluctuations du vide est modelisée en tenant compte de sa contrepartie dans le monde réelle, à savoir l'évaporation des trous noirs. En ordre de grandeur, une estimation très approximative semi-quantitative, la masse situerais quelque part entre 10-10 et 10-5 masses de Planck, la plus grande incertitude étant la masse des fluctuation du trou noir de Planck à savoir l'entropie que l'on lui attribue.)
En principe la particule de Higgs et l'inflaton sont deux particules distinctes, mais on trouve des proposition pour les réunir (sachant qu'il s'agit de boson scalaire dans les deux cas). Par exemple :
The Standard Model Higgs boson as the inflaton
Authors: F.L. Bezrukov, M.E. Shaposhnikov
(Submitted on 19 Oct 2007 (v1), last revised 9 Jan 2008 (this version, v2))
We argue that the Higgs boson of the Standard Model can lead to inflation and produce cosmological perturbations in accordance with observations. An essential requirement is the non-minimal coupling of the Higgs scalar field to gravity; no new particle besides already present in the electroweak theory is required.
En bref, difficile de se faire une idée autre qu’impressionniste sur la physique de ces époques.
a+
Parcours Etranges
Bonjour,
Faudrait éviter dans la mystique.
le champ de Higgs est la proposition la plus naturelle pour expliquer la brisure de symétrie (une transition de phase) du groupe SU(2).U(1)y en U(1)y
Cette brisure de symétrie est la "copie" de la brisure de symétrie du groupe qui décrit la symétrie de la supraconductivité.
Le champ d' inflaton est également un champ qui brise une symétrie (dont on pourrait dire qu'il brise une symétrie SU(5) par exemple, cad une brisure à l'échelle e grande unification (10.15 eV?, mais là c'est totalement spéculatif)
Néanmoins l'inflaton n' a pas été créé pour briser une symétrie mais pour répondre à d'autres questions comme tu le sais très bien (platitude, homogénéité du CMB, condensation de la matière noire etc..)
comme ces champs ont été introduits par des procédures ad' hoc il est facile d'imaginer tout un tas d'explications, cela ne mange pas de pain. Avec les théories supersymétriques on a beaucoup de ressources. L'essentiel est qu'une proposition d'explication soit accompagné d' un test expérimental.
Bonsoir,
Tu dis que le concept d'énergie est un concept relationnel. Mais il me semble qu'il en est de même pour la masse, qui est aussi une propriété relationnelle, et qui implique, du moins en théorie, l'existence, du champ de Higgs.
Parler de masse implique donc aussi une définition préalable d'un référentiel.le couplage des particules matérielles au champ de Higgs donne un terme analogue à un terme de masse. La masse d'une particule est donc déterminée par l'intensité de son couplage au champ de Higgs.
Par ailleurs, même les photons possède une masse relativiste, fonction de l'énergie qu'ils véhiculent.
Donc qu'on raisonne en terme de masse, ou d'énergie, on tombe que les mêmes difficultés, quand il s'agit de parler de l'univers, que ce soit de sa masse, ou de son énergie...
Me semble t-il,
Cordialement
bonsoir,
les photons ont une masse strictement nulle.
mais la masse et l'énergie ne sont pas équivalentes ? (selon un certains Albert)Donc qu'on raisonne en terme de masse, ou d'énergie, on tombe que les mêmes difficultés, quand il s'agit de parler de l'univers, que ce soit de sa masse, ou de son énergie...
La logique est une méthode systématique d’arriver en confiance à la mauvaise conclusion.
Salut
Elles ne le sont pas pour ce qui concerne la dynamique de l'univers.
Par exemple un univers critique fait de matière s'étend en t^(2/3) alors que s'il est constitué de rayonnement c'est en t^(1/2)
Quand on parle de masse de l'univers, de quoi parle t'on: De masse inerte, (cela a t'il un sens pour l'univers, ce serait une "auto-masse inerte" s'il est le tout) de masse gravitationnelle active (passive?). Ces masses correspondent à des concepts différents qui sont reliées pour la masse inerte et la masse gravitationnelle passive par le principe d'équivalence en RG mais pour la masse gravitationnelle active (qui génère le champ cela peut être différent).
Ce que fournit la RG c'est une équation donnant une dynamique, dans laquelle la notion de masse globale ne figure pas explicitement.
Le Big Bang étant une théorie relativiste de la gravitation, la cohérence impose d'examiner la chose dans ce contexte (qui n'est pas forcément le bon, mais alors il faut préciser dans quel cadre théorique on le fait).
La masse n'intervient pas (du moins directement) dans les équations
de Friedmann (c'est un tenseur énergie impulsion local) et même dans le cas idéal où l'univers ne serait constitué de matière froide, ce qui n'était pas le cas dans l'univers primordial où la matière était dominée par le rayonnement et peut être d'autres choses, cette masse "inerte" résulterait d'une intégration sur une géométrie qui peut d'ailleurs donner des "volumes" infinis, donc des masses infinies, et qui à l'autre bout (la singularité) pourrait donner des densités infinies.
Tout cela pour dire que la théorie pose problème pour ce qu'on appelle l'instant zéro, (même si des tentatives comme les singularités BKL ou mixmaster éludent le problème) mais qu'après tout pour une théorie de la "création" cela me paraît plutôt bon signe!
En effet ne peut on pas défendre l'idée que pour ce type de théorie ce serait plutôt l'absence de singularité qui serait suspect?
Cordialement
Bonjour,
Je ne comprends pas ce que cela veut dire?
Dans un repère déterminé l'énergie se conserve vis à vis des échanges sous formes d'énergie (notamment au cours d'une transition de phase) . Par contre l'expression mathématique de l'énergie dépend du repère.Parler de masse implique donc aussi une définition préalable d'un référentiel.
Par ailleurs, même les photons possède une masse relativiste, fonction de l'énergie qu'ils véhiculent.
Donc qu'on raisonne en terme de masse, ou d'énergie, on tombe que les mêmes difficultés, quand il s'agit de parler de l'univers, que ce soit de sa masse, ou de son énergie...
Me semble t-il,
Cordialement
c'est pourquoi on écrit:
E2 = [m.c2]2 + [pc]2
pour une particule.
Nota: pour les particules sans masse, comme le photon E = p.c
quand on passe à la formulation du source de la RG le même terme s'écrit sous la forme d'un tenseur symétrique Tij.
Si on suppose le milieu homogène, on peut diagonaliser simultanément (donc choisir un repère "universel") le tenseur symétrique Tij dans tous les points de l'espace-temps. ce qui veut dire que l'on a 4 composantes:
T00,T1,T22,T33
le premier et l'énergie de masse exprimé en densité, les 3 autres sont les impulsions exprimées en densité , cad en pression.
remarque: Pour les particules sans masse, comme le photon, il y a que le terme de pression
Remarque physico-mathématique.
L'énergie c'est la somme des 4 termes qui est conservée et qui se traduit par le fait que la trace de la représentation matricielle de rang 2 est un invariant par changement de base.
Par contre une fois choisie une base on va pouvoir échanger les formes d'énergie à énergie constante.
Autrement dit, ce qui se conserve c'est:
Trace Ta + Trace Tb + ... Constante
Ce qui veut dire par exemple qu'une énergie de masse associée au degré de liberté "a" peut se transformée en énergie de rayonnement associée au degré de liberté de "b" etc...
dans la transition de Higgs qui est une transition de phase, au sens de la physique du solide, il y transfert de l'énergie potentielle du champ de Higgs (qui joue le rôle de "a") vers l'énergie de masse des particules qui jouent le rôle de "b".
Il n' y a donc aucun mystère la-dedans.
