Y a-t-il un lien entre l’énergie et la gravitation ?

[daniel100]

Bonjour à tous et bonne année,

J’ai une question totalement saugrenue.

Pour rappel, je ne suis pas un scientifique, mais juste quelqu’un qui essaye de comprendre quelles notions de base. Ce qui suit n’est pas une théorie, c’est juste une question émise par un nul.

Quelques rappels :

La matière peut se transformer en énergie et vis versa, et quelqu’un m’avait même dit que la matière était, en quelque sorte, de l’énergie « concentrée ».

Dans une autre discussion, on m’a calculé que le rapport volumétrique entre l’univers et la matière baryonique est de 10^40 (on va pas chipoter pour quelques puissances).

Le rapport entre l’énergie et la masse est de c^2 soit environ 10^19

---------------------

La gravitation provient de la masse, en quelque sorte, de « l’énergie concentrée » engendre de la gravitation.

Ma question est dans le titre :
Y a-t-il un lien entre l’énergie et la gravitation ?

Pourrait-on envisager que « l’énergie du vide » puisse engendrer de la gravitation ? Bien évidemment, cette gravitation serait quasi imperceptible, mais peut-être non nulle.

Vu le rapport volumétrique du vide et de la matière (10^40), et le rapport énergie/masse (10^19), cette gravitation imperceptible pourrait devenir quelque chose de conséquent.

Je suis presque en train de dire que la gravitation de la matière noire ne provient pas d’une « matière », mais de l’énergie du vide.

Une petite théorie d’un nul pour commencer l’année, ça met un peu d’ambiance.

Mais je suis sérieux concernant ma question, énergie = zéro absolu de gravitation ?

Insultes admises !

Merci,
-----

[bb98]

Bonjour

Lire des choses sur l'énergie du vide

http://www2.cnrs.fr/presse/journal/1981.htm

est une base

Bonnes lectures

[stefjm]

Dans une autre discussion, on m’a calculé que le rapport volumétrique entre l’univers et la matière baryonique est de 10^40 (on va pas chipoter pour quelques puissances).

Mais je vais quand même préciser "sans dimension".

Le rapport entre l’énergie et la masse est de c^2 soit environ 10^19

10^19 (m/s)^2
Quitte à parler de nombres physiques, autant les affubler de leur dimension...

[daniel100]

Merci bb98,

J’avais déjà lu de tels articles (pas simple tout ça), concernant ma question, tu as un avis ?

Merci,

[A voir en vidéo sur Futura]

[daniel100]

Bonsoir Stefjm,

Je ferais plus attention à l’avenir, c’est effectivement important.

daniel

[Gloubiscrapule]

Le rapport entre l’énergie et la masse est de c^2 soit environ 10^19

10¹⁷ (m/s)² plutôt...

Ma question est dans le titre :
Y a-t-il un lien entre l’énergie et la gravitation ?

Ta question a été résolu par un certain Einstein en 1915 avec la relativité générale.

La gravitation est en fait un déplacement dans un espace courbe. Et c'est le tenseur ENERGIE-impulsion qui courbe l'espace. Autrement dit toute forme d'énergie (la masse, la lumière, etc...) courbe l'espace et crée de la gravitation!!

Pourrait-on envisager que « l’énergie du vide » puisse engendrer de la gravitation ? Bien évidemment, cette gravitation serait quasi imperceptible, mais peut-être non nulle.

Oui c'est d'ailleurs ce qui a été envisagé pour expliquer l'énergie sombre...

Vu le rapport volumétrique du vide et de la matière (10^40), et le rapport énergie/masse (10^19), cette gravitation imperceptible pourrait devenir quelque chose de conséquent.

Cela dépend surtout de la densité, pas du volume....

Je suis presque en train de dire que la gravitation de la matière noire ne provient pas d’une « matière », mais de l’énergie du vide.

Non la matière noire est de la matière, pas de l'énergie. Par contre comme je l'ai dit on penche plutôt pour que l'énergie sombre soit l'énergie du vide mais il y a comme un problème d'ordre de grandeur entre les deux (10¹²⁰ je crois)...

[invite499b16d5]

Le rapport entre l’énergie et la masse est de c^2 soit environ 10^19

Bonne année à tous!
Attention, comme déjà mentionné par d'autres intervenants, sans se référer à des unités, cela ne veut rien dire du tout. Notamment dans le système d'unités où c=1, le rapport en question est nettement plus petit...

[invite90e91d44]

Bonjour à tous et bonne année pendant qu'il est encore temps!

Juste 2 questions à Gloubi:
1) quand tu parles du tenseur énergie/impulsion qui courbe l'espace, tu mentionnes la lumière. Or on considère que le photon a une masse nulle. Comment peut-il courber l'espace?
2) est-ce que qu'on ne doit pas considérer que l'énergie sombre n'est pas plutôt associée à l'expansion? c'est-à-dire à la création d'espace, ce qui est différent d'une courbure de l'espace.

[Gloubiscrapule]

1) quand tu parles du tenseur énergie/impulsion qui courbe l'espace, tu mentionnes la lumière. Or on considère que le photon a une masse nulle. Comment peut-il courber l'espace?

Le photon a une masse nulle mais a une impulsion, c'est d'ailleurs ça qui lui donne une énergie.

Rappel de l'énergie en relativité restreinte:



où E énergie, p impulsion, m masse.

Dans le cas du photon, m=0, et donc E=pc.

Dans ce cas le tenseur énergie-impulsion dans le cas de photons n'est pas nul et donc il y a courbure et gravitation!

2) est-ce que qu'on ne doit pas considérer que l'énergie sombre n'est pas plutôt associée à l'expansion? c'est-à-dire à la création d'espace, ce qui est différent d'une courbure de l'espace.

Non l'expansion et l'énergie sombre sont différents. Tu peux avoir expansion sans énergie sombre, avec juste de la matière, où tout ce que tu veux.

L'énergie sombre est le "fluide", "l'énergie", enfin la "chose" qui permet d'expliquer l'accélération de l'expansion de l"univers, car dans le cas d'un univers rempli seulement de matière et de photons, on ne peut avoir que décélération de l'expansion (un peu comme quand tu jettes une pierre en l'air, elle n'accélèrera jamais tant qu'elle monte, à cause de la gravité).

Donc si on veut expliquer cette accélération il faut rajouter l'énergie sombre qui ne se comporte pas comme de la matière (gravitation), on parle en général de pression négative, même si ça reste de l'énergie et donc courbe l'univers.

[Gilgamesh]

1) quand tu parles du tenseur énergie/impulsion qui courbe l'espace, tu mentionnes la lumière. Or on considère que le photon a une masse nulle. Comment peut-il courber l'espace?

Le tenseur énergie impulsion c'est E + 3P avec E la densité volumique d'énergie (toujours positive, rho.c² pour un fluide au repos, en J/m³ par exemple) et P la pression (cad le flux d'impulsion).

Le rayonnement électromagnétique n'a pas de masse, mais il a une énergie et une impulsion, il participe donc pleinement à la courbure.

2) est-ce que qu'on ne doit pas considérer que l'énergie sombre n'est pas plutôt associée à l'expansion? c'est-à-dire à la création d'espace, ce qui est différent d'une courbure de l'espace.

Pour l'énergie sombre ça correspont à E= -P => E+3P négatif. ce qui correspond à un genre d'antigravité. L'énergie sombre agit comme toute énergie quand à la courbure de l'univers (plus y'en a plus l'univers est courbé), mais possède un effet inverse quand à l'expansion (plus y'en a, plus le taux d'expansion est élevé).

a+

edit : ah, Gloubi est passé par là

[invite90e91d44]

Merci à Gloubi et Gilgamesh pour les explications.
Donc on peut avoir gravitation sans masse. Et l'énergie sombre - alias "énergie du vide"? - permet d'expliquer l'accélération de l'expansion.
C'est cette énergie qui donnerait une courbure à l'univers? Plus sa densité est faible, plus la courbure est faible. C'est pour ça qu'on considère qu'on est dans un univers à courbure quasi-nulle aujourd'hui?

[Gilgamesh]

Merci à Gloubi et Gilgamesh pour les explications.
Donc on peut avoir gravitation sans masse.

Oui, mais sachant que si sa densité d'énergie est élevée, le champs électromagnétique peut se coupler à un champs de matière et lui transférer de l'énergie, ce qui donne naissance à des particules qui, elles, ont une masse (la masse n'est donc pas une quantité conservée en physique relativiste). Ça correspond aux conditions qui régnaient durant les premières secondes de l'univers.

Et l'énergie sombre - alias "énergie du vide"? - permet d'expliquer l'accélération de l'expansion.

Oui. C'est la principale raison de son introduction dans les modèles : expliquer l'accélération.

C'est cette énergie qui donnerait une courbure à l'univers? Plus sa densité est faible, plus la courbure est faible. C'est pour ça qu'on considère qu'on est dans un univers à courbure quasi-nulle aujourd'hui?

C'est la deuxième raison de son introduction : expliquer la platitude. On constate par analyse du CMB que l'univers est quasi-euclidien. Or il n'y a que 0,24 de densité critique de matière (noire + baryonique) => il manque 0,76 d'autre chose, et l'énergie sombre convient à cet emplois.

a+

[daniel100]

Cela dépend surtout de la densité, pas du volume....

Bonsoir Gloubis,

Tout à fait, et c’est justement sur ce point que je m’interroge.

La densité d’énergie, et donc de gravitation dans le vide est très faible, mais il y a tellement de vide par rapport à la matière, que l’accumulation de toute cette gravitation faible pourrait être de l’ordre de gardeur de la gravitation de la matière.

Est-ce le cas ou c’est négligeable ?

Une autre petite chose, tu dis que l’énergie crée de la gravitation, mais alors, en plus de la gravitation du vide, il y a la gravitation de toute cette énergie sombre.

Je serais curieux de savoir quel est le rapport entre la gravitation de la matière baryonique et la gravitation du vide et des autres formes d’énergie.

Merci pour les réponses déjà postées

[Gloubiscrapule]

il manque 0,76 d'autre chose, et l'énergie sombre convient à cet emplois.

Je rajouterai juste qu'on ne peut pas rajouter de la matière (noire ou baryonique) ou du rayonnement pour combler ce manque. Car si on a un univers plat avec juste de la matière et du rayonnement, l'âge de l'univers oscille entre 6 et 9 milliards d'années. Or certaines étoiles ont un âge proche de 13 milliards d'années.
Et il s'avère que plus la densité d'énergie sombre est grande plus l'âge de l'univers est grand. Et si on veut avoir un âge de l'univers d'au moins 13 milliards d'années, il faut au minimum 68% d'énergie sombre (toujours avec un univers plat).

Avec les valeurs données par Gilgamesh, l'âge de l'univers est proche de 14 milliards d'années...

Est-ce le cas ou c’est négligeable ?

La densité d'énergie du vide (quantique) à grande échelle est nulle je crois.

Je serais curieux de savoir quel est le rapport entre la gravitation de la matière baryonique et la gravitation du vide et des autres formes d’énergie.

Il faut déjà définir ce que tu appelles "gravitation". La galaxie d'Andromède est 100000 milliards de fois plus massive et plus grande que la terre, pourtant la gravitation de la Terre (l'attraction gravitationnelle) est 100000 milliards de fois plus forte que celle d'Andromède!!

Par contre comme l'énergie sombre représente plus de 70% de la densité critique, elle contribue donc à plus de 70% à la courbure de l'univers!