Gravité : influence sur les photons...

[Grge]

Bonjour à tous,

Je ne suis pas du tout scientifique, mais ça ne m'empêche pas de me tenir informé de l'actualité scientifique en ce qui concerne l'univers et la mécanique quantique.

Lorsque j'entend parler de trous noirs, je comprend que la gravité de ceux-ci attire et emprisonne ou transforme ^^ les photons et donc la lumière et probablement d'autre particules...

Je me demandais donc, si une force de gravité comme celle de la terre ou du soleil pouvait influencer le comportement des photons ? et donc si la vitesse de la lumière était une constante en tout point de l'univers ?
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[bb98]

Bonjour et bienvenue


Selon la théorie de la relativité due à Einstein, la gravitation, et plus généralement, l'énergie,
déforme l'espace temps.
Ce n'est donc pas directement la gravité qui agit sur les photons, lesquels n'auraient d'ailleurs
pas de masse dans nos modèles actuels, mais, l'espace étant déformé à proximité des corps
massifs, la lumière , et les autres particules, fussent elles massives, suivent des trajectoires
de moindre énergie, on dit des géodésiques.

Cette prédiction de la théorie d'Einstein a été vérifiée lors d'une éclipse de Soleil en 1912 : les images
d'étoiles lointaines ont été vues déplacées à proximité angulaire du Soleil par rapport à leurs position
dans le ciel quand le Soleil était loin de leur direction apparente. La gravité du Soleil déforme l'espace.

Il n'y a dans ces phénomènes aucune action sur la vitesse de la lumière elle même qui est une constante
dans le vide, dans nos modèles actuels.
Attention, aucun modèle n'est destiné, par principe, à être éternel : les modèles sont, généralement
destinés à être englobés dans des modèles futurs plus précis : les modèles de Newton, remplacés par
les modèles d'Einstein , ont encore leur domaine de validité "suffisante" quand les vitesses ou la gravité
restent petites.

Bien sûr, attendre d'autres avis

[Deedee81]

Salut,

Bonjour Gre, bienvenue sur Futura.

Un petit complément peut-être utile.

Si l'on suppose que les "corpuscules lumineux" possèdent une masse, comme le pensait Newton, alors on peut aussi calculer la déviation de la lumière par l'attraction du Soleil. Le calcul est assez classique et montre que la déviation ne dépend pas de la masse du corpuscule mais seulement de sa vitesse.

Mais, par une coïncidence numérique, la déviation calculée par la relativité générale donne exactement le double de la déviation calculée en utilisant Newton. Comme signalé par bb98, l'observation de 1912 a confirmé de manière éclatante que c'est Einstein qui avait raison.

Depuis, la relativité générale a été testée dans presque tout son domaine de validité et avec une meilleure précision qu'en 1912. Un truc intéressant, qui va dans le sens de la question, ce sont les mirages gravitationnels. Suite à la présence de masses importantes sur le trajet de la lumière venant d'une étoile ou d'une galaxie, on observe une amplification de la luminosité, une déformation de l'image voire des images multiples. On parle aussi de lentilles gravitationnelles. Gre, google est ton ami

Concernant les limites de la théorie, en effet, toute théorie n'est qu'un modèle ayant un certain domaine de validité, sans exception. Le domaine des phénomènes physiques pour lequel la théorie a été construite. La seule limite connue actuellement est celle des TRES hautes énergies (au centre des trous noirs, la première fraction de seconde de la vie de l'univers) ou celui des dimensions microscopiques (bien inférieure à la taille de l'atome) (en mécanique quantique, les deux sont liés : petit = courte longueur d'onde = énergie énorme).

On recherche donc une théorie permettant de marier à la fois la relativité générale et la mécanique quantique. Le travail est difficile et il n'a pas encore pleinement abouti. Pour deux raisons :
- on n'a pas de données expérimentales dans ce domaine (donc impossible de trancher entre les théories candidates)
- c'est mathématiquement très difficile
Des théories, des modèles ou même si on ajoute les simples idées, il y en a des centaines voire des milliers.
Mais il y a actuellement deux théories qui ont déjà atteint un stade relativement avancé d'élaboration (deux théories qui ne sont pas incompatibles.... même si les communautés de théoriciens qui travaillent dessus sont assez différentes) :
- la gravité quantique à boucles ou gravité quantique canonique
- la théorie des cordes

[maxwellien]

Bonjour, le déviation d'un photon qui passe à proximité du soleil est néglieable elle est de l'ordre de la seconde d'arc.
Je me demande d'ailleurs comment Eddington a fait pour observer cet effet infime avec les moyens de l'époque.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bb98]

Bonjour

La seconde d'arc est le pouvoir séparateur d'un instrument de 100 mm de diamètre, en théorie.
Il est vrai que les imperfections de tout instrument et les difficultés liées à l'atmosphère, limitent
ces performances, mais , si cet objectif de la seconde est visé, il n'y a là rien d'impossible.

Je sépare des étoiles doubles bien plus serrées, par turbulence faible.

Bon ciel

[Amanuensis]

Je me demandais donc, si une force de gravité comme celle de la terre ou du soleil pouvait influencer le comportement des photons ? et donc si la vitesse de la lumière était une constante en tout point de l'univers ?

Les masses affectent la trajectoire de la lumière, mais sans en changer le module de la vitesse. Seule la direction de la vitesse est affectée. Le module est ce qui est une constante universelle.