Massé par un photon

[invite62e1e8a6]

Je ne comprend rien. Au big bang et a l'astrophysique...
Le photon n'a pas de masse? Comment est-il porteur d'energie?
E=mc2 (0=0c2)
Le big bang serait le debut de l'expansion? Hors vous dites que seul l'espace s'etire mais que il n'y a pas d'eloignement? Expansion ou pas?

Dans un espace Newtonien: Si le photon avait une masse même minime il serait attiré par l'étoile qui l'a émis. Beaucoup au début puis de moins en moins avec la distance... Est ce que ça décalerais pas le spectre? En ce cas plus l'emetteur serait loin plus le décalage serait prononçé...

les photons peuvent ralentir (refraction) et accelerer non? D'ailleurs les photons semble sensible a la gravitation (lentille grav., périhélie de Mercure, sans masse?). Est-ce que les calculs des redshift tiennent compte de ces hypothéses? Effet doppler ou pas? Est ce que ça a été prévu?

Comment cette hypothése d'univers statique a t'elle était abandonnée hors ajout de constante?
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[Deedee81]

Salut,

Je ne comprend rien. Au big bang et a l'astrophysique...

Faut du temps pour tout absorber. Et il vaut franchement mieux y aller pas à pas (en commençant par la physique classique, la gravitation de Newton, etc...).

Le photon n'a pas de masse? Comment est-il porteur d'energie?
E=mc2 (0=0c2)

La formule est incomplète. E=mc² n'est valable que pour un corps au repos. Or le photon n'est jamais au repos !

La formule complète est :

(où p est l'impulsion).

Pour un corps de masse 0, il reste : E = p*c. C'est le cas du photon. On peut mesurer l'impulsion de la lumière p = E/c avec un moulin à lumière, par exemple.

http://sites.univ-provence.fr/~laugi...es/Crookes.htm

L'énergie du photon est aussi donnée par E = h.nu où h est la constante de Planck et nu est la fréquence de "vibration" de la lumière. Cette relation se démontre à partir de la physique quantique.

Le big bang serait le debut de l'expansion?

Plus précisément, le big bang est la théorie décrivant l'expansion de l'univers à partir d'un état dense et chaud.

Le début, on sait pas trop comment ça a commencé

Mais on sait décrire l'état de l'univers presque jusque l'instant "original". Par exemple, pendant les trois premières minutes sont son formés les nucléons (protons, neutrons,...) et les premiers noyaux (hydrogène, deutérium, hélinum,...). Les calculs utilisant la physique nucléaire permettent de calculer combien il y a de chaque élément "primordial". Et c'est confirmé par l'observation. Quand l'univers a atteint environ quatre cent mille ans, il avait assez refroidit pour que les électrons se combinent avec les noyaux pour former un gaz neutre. Cela a rendu l'univers transparent. Le rayonnement qui s'en est échappé brutalement a continuer à voyager partout et dans tous les sens et nous le captons actuellement sous la forme du rayonnement cosmologique fossile. Sa découverte par Penzias et Wilson, par hazard (c'étaient des employés de la Bell Telephone), a été la première grande confirmation de la théorie de big bang. Le rayonnement fossile apporte énormément d'informations sur l'histoire de l'univers.

Hors vous dites que seul l'espace s'etire mais que il n'y a pas d'eloignement? Expansion ou pas?

L'espace s'étire et il y a bien éloignement. Mais il n'y a pas de vitesse propre.

On va reprendre l'image du ballon. L'univers est comme la surface d'un ballon qui gonfle. Attention, j'ai bien dit comme sa surface, pas comme le ballon lui-même. Les galaxies sont des fourmis à la surface du ballon. Lorsque le ballon gonfle, les fourmis s'éloignent les unes des autres (inflation) même si elles ne bougent pas (vitesse propre = 0).

L'image du pancake aux raisins est pas mal aussi. L'univers = le pancake gonfle, les grains de raisins s'éloignent les uns des autres mais ils ne se déplacent pas par rapport à la pâte = l'espace.

Dans un espace Newtonien: Si le photon avait une masse même minime il serait attiré par l'étoile qui l'a émis. Beaucoup au début puis de moins en moins avec la distance... Est ce que ça décalerais pas le spectre? En ce cas plus l'emetteur serait loin plus le décalage serait prononçé...

Oui. tout à fait. Le redshift d'origine gravitationnelle peut d'ailleurs se déduire sans faire appel à la relativité, par la simple conservation de l'énergie.

les photons peuvent ralentir (refraction) et accelerer non?

Oui, mais uniquement dans un milieu (l'eau, l'air....). La vitesse limite reste la vitesse 'c'. D'ailleurs, dans l'eau des particules peuvent aller plus vite que la lumière mais pas dépasser 'c' (pour des particules chargées, cela produit même un rayonnement, c'est l'effet Cerenkov, une espèce de mur du son mais avec la lumière. C'est la lumière bleutée émise par les piscines des centrales nucléaires).

La lumière est un phénomène physique comme les autres. Elle n'a rien de spécial. Photons, électrons, protons, etc... même combat. La lumière a juste la gentillesse de se déplacer à la vitesse limite 'c' dans le vide. Ceci est dû justement au fait que le photon n'a pas de masse. Cela rend donc la lumière bien pratique en relativité

C'est pour ça que la relativité est profondément ancrée dans l'histoire de la lumière. Au dix-neuvième siècle, les physiciens essayaient de comprendre la nature de la lumière et la nature de sa propagation (j'ai parlé de "vibration" plus haut, les physiciens croyaient que c'était la vibration d'une espèce de milieu éthéré = éther luminifère). Ils ont fait alors des tas d'expériences comme la mesure de la vitesse de la lumière dans l'eau en mouvement (Fizeau), la mesure de l'aberation stellaire, la fameuse expérience de Michel son et Morley. Et bien sur des expériences d'électromagnétisme puisque la lumière est une onde électromagnétique. A fur et à mesure on a de mieux en mieux compris la nature de la lumière, on a fini par mettre en cause l'existence de l'éther et tout ça (et quelques autres découvertes) a fini par donner naissance aux théories modernes : relativité, mécanique quantique,...

D'ailleurs les photons semble sensible a la gravitation (lentille grav., périhélie de Mercure, sans masse?). Est-ce que les calculs des redshift tiennent compte de ces hypothéses? Effet doppler ou pas? Est ce que ça a été prévu?

Oui, tout à fait. Et le calcul, ainsi que l'observation, montrent que la déviation de la lumière par la gravité du Soleil est le double de celle prédite par la théorie de Newton.

Ce fut une des premières grandes confirmations de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Ce qui le rendit célèbre.

Comment cette hypothése d'univers statique a t'elle était abandonnée hors ajout de constante?

Parcequ'on a observé (Hubble, Lemaitre) que les galaxies s'éloignaient. Donc l'univers n'est pas statique.

Cette prédiction là, Einstein l'avait raté. Il a dit que c'était la plus grande erreur de sa vie. La description de l'évolution de l'univers à partir de la relativité générale sont dû à d'autres : Friedman, Lemaitre, etc...

[invite60be3959]

Bonjour,

Je ne comprend rien. Au big bang et a l'astrophysique

C'est tout à fait normal. Ce domaine de la physique est très complexe, et il faut plusieurs années pour en comprendre tout les aspect.
Je veux bien comprendre qu'en lisant des choses à gauche et à droite, à moitié vulgarisé ou pas du tout, les choses se mélanges et n'amènent au final qu'à des contradictions !
Un conseil : reprendre tout depuis le début, c'est-à-dire la relativité restreinte.
Comme il l'a déjà été dit un million de fois sur ce forum, la formule E=mc² dit uniquement qu'il existe une énergie de masse. On devrait d'ailleurs noter E_m = mc² pour le spécifier. Mais il existe bien entendu d'autre formes d'énergies, comme l'énergie cinétique et l'énergie potentielle ou encore l'énergie interne.
Le photon ne possède pas d'énergie de masse (puisqu'il n'en a pas), mais possède une énergie cinétique qui est liée à sa fréquence (et non à sa vitesse contrairement à ce que l'on pourrait croire).

En RR, la formule complète qui permet de ne pas dire de bêtises est la suivante :



où est la norme de la quantité de mouvement. Si cette quantité de mouvement est nulle alors on trouve , et donc . Par contre si m = 0, alors on obtient , et donc ( est le symbole du photon, lire gamma). Voilà donc l'énergie d'un photon.
Puisqu'un photon est par définition une particule quantique, sa quantité de mouvement est donnée par , où est la constante de Planck et la longueur d'onde (dualité onde-corpuscule).
L'énergie d'un photon est donc donné par . Selon la formule bien connue , où est la fréquence de l'onde, alors , la formule de Planck.
Voilà les différentes façon d'écrire l'énergie d'un photon (et pas autrement).
Maintenant une particule n'a pas besoin d'avoir de masse pour être attirée par un astre attracteur. Ce que dit la relativité générale c'est que toute forme d'énergie est susceptible de courber l'espace-temps et toute particule(avec masse ou pas) doit suivre cette courbure. Avec Newton, il fallait avoir une masse pour être devié, avec Einstein, il suffit d'avoir de l'énergie.

[invite62e1e8a6]

Merci Deedee et vaincent,

Bon, je vois pas plus clair, je suis pas un troll mais le sceptique de service... Einstein a dit que c'est la constante cosmologique la plus grosse erreur de sa vie. On lui fait dire des choses qu'il n'a jamais dites?

Pour la physique ok... Le photon n'a pas de masse. E=M2C4+P2C2 merci bien bien bien

Donc l'influence gravitationnelle de l'emetteur a été prise en compte? Parce que c'est facile de dire: J'ai trouvé l'origine de l'univers (dogme creationniste) parce qu'il est en expansion. Puisqu'il gonfle a la cuisson c'est qu'il a etait tres dense et tres chaud (et localisé?). (Cela ne marche pas si on vit dans un cake géant (il est froid au debut et gonfle a la cuisson)). Les raisins grossissent pas, c'est ça en fait? Mais la distance entre-eux augmente? rééllement? en AL? en km? C'est là que c'est pas clair y disent ouais mais non... Je dis pas que les galaxies s'eloignent pas, j'en doute simplement. Donc je me disais que si le photon etait attiré par l'emetteur; plus l'emetteur serait loin plus il arriverait décalé et pas parce que l'emetteur s'eloigne (et proportionnelement plus vite qu'il est loin). C'est ma question.

Est ce le fond cosmologique diffus ne pourrait pas être non l'image du big bang mais le fond justement? Comme la salle de bain a travers le rideau de douche ou la lumiere d'un ville a travers le brouillard? l'image de tres loin? Si non comment ces photons ont fait pour "revenir"? (ils sont partis 380000 ans apres le big bang) On est plus petit que le big bang? Le big bang a eue lieu a l'exterieur? On est allé plus vite que son image?

Une derniere question: Est ce que la voute celeste est déformé par le champ gravitationnel du systeme solaire? (comme si on etait dans une boule de cristal). Est ce que les droites dans un calcul de distance avec parallaxe sont pas déformé?

Allez une derniere (j'aime le cake). Est ce que l'acceleration de l'expansion détecté(dans le même modéle) ne pourrait pas être du a une variation locale de la masse de notre systeme?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteefd8627f]

bonjour,
D'abord une médaille à Deedee pour son sens pédagogique, sa patience et son obstination; j'admire tous les jours que Dieu fait Alors je m'y colle à mon tour, sans doute avec moins de sûreté

Donc l'influence gravitationnelle de l'emetteur a été prise en compte? Parce que c'est facile de dire: J'ai trouvé l'origine de l'univers (dogme creationniste) parce qu'il est en expansion. Puisqu'il gonfle a la cuisson c'est qu'il a etait tres dense et tres chaud (et localisé?). (Cela ne marche pas si on vit dans un cake géant (il est froid au debut et gonfle a la cuisson)). Les raisins grossissent pas, c'est ça en fait? Mais la distance entre-eux augmente? rééllement? en AL? en km? C'est là que c'est pas clair y disent ouais mais non... Je dis pas que les galaxies s'eloignent pas, j'en doute simplement. Donc je me disais que si le photon etait attiré par l'emetteur; plus l'emetteur serait loin plus il arriverait décalé et pas parce que l'emetteur s'eloigne (et proportionnelement plus vite qu'il est loin). C'est ma question.

Le décalage vers le rouge dû à l'effet gravitationnel est certes bien réel. Mais, même si le champ gravitationnel est en théorie illimité, il diminue très rapidement avec la distance. Un photon qu'on reçoit aujourd'hui et qui a été émis il y a qq milliards d'années n'a été soumis au champ gravitationnel de sa source que pendant un temps infime de son voyage: c'est presque négligeable au niveau du résultat et ça ne peut pas expliquer les redshifts observés.

Est ce le fond cosmologique diffus ne pourrait pas être non l'image du big bang mais le fond justement? Comme la salle de bain a travers le rideau de douche ou la lumiere d'un ville a travers le brouillard? l'image de tres loin? Si non comment ces photons ont fait pour "revenir"? (ils sont partis 380000 ans apres le big bang) On est plus petit que le big bang? Le big bang a eue lieu a l'exterieur? On est allé plus vite que son image?

Non, y a pas de fond, pas de rideau de douche! C'est bien un rayonnement "fossile" qu'on observe. Ce qu'il faut bien comprendre, c'est que ces photons ont été émis au moment du découplage en tous points de l'univers. On en a toujours reçu et on va continuer à en recevoir pendant un certain temps. Les photons du CMB qu'on reçoit aujourd'hui ne "reviennent" pas, ils ont simplement mis à peu près 17,5 Md'années pour nous atteindre, et ils ont mis tout ce temps à cause de l'expansion. Et on va continuer à recevoir ceux qui étaient un peu plus loin au départ.

Une derniere question: Est ce que la voute celeste est déformé par le champ gravitationnel du systeme solaire? (comme si on etait dans une boule de cristal). Est ce que les droites dans un calcul de distance avec parallaxe sont pas déformé?

Allez une derniere (j'aime le cake). Est ce que l'acceleration de l'expansion détecté(dans le même modéle) ne pourrait pas être du a une variation locale de la masse de notre systeme?

première dernière question: non
dernière dernière question : ?????????????? je vois pas de quoi tu parles. La masse est en principe un invariant.

[invite62e1e8a6]

Je sais tout ça... Ma question concerne un autre modéle. Je remercie Deedee encore. Merci gammler aussi. Je voudrais savoir si vous savez si l'approche du modéle que j'évoque a été ou est encore évalué. Si vous le savez parce que je ne veux pas polémiquer. J'aimerais savoir si quelqu'un sait comment on a entérré le modéle statique. Et si il pouvait me l'expliquer. S'il vous plait.

[inviteefd8627f]

Ben le modèle statique devient de plus en plus difficilement défendable au fur et à mesure que les observations s'accumulent. Tous les systèmes connus dans le cosmos qui semblent être en équilibre (système solaire, galaxie etc.) sont en équilibre dynamique: c'est la rotation du système qui évite l'effondrement gravitationnel. Rien de tel au niveau du cosmos: donc il aurait dû s'effondrer sur lui-même depuis longtemps sous l'effet des forces gravitationnelles. De toute façon, pour obtenir un univers statique, il faut introduire une force nouvelle, constante cosmologique, pour contrebalancer cet effet. Et admettre que cette force équilibre exactement la gravité, ce qui serait vraiment miraculeux. Après tout pourquoi pas, seulement ça ne colle pas avec les observations.
Voilà. Désolé j'ai pas de liens sous la main à te proposer, mais qq'un doit bien avoir ça dans le coin.