LHC et matière noire

[invite77389699]

Sniff! Espérons la découverte des modes B alors? Alors le LHC est bon pour la poubelle?
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[yves95210]

D'autre part, il ne faut pas penser que des théories de gravitation modifiée pourraient être des théories "sans matière noire".
Pour que ces théories soient relativistes, il faut modifier l'équation d'Einstein en ajoutant des champs supplémentaires (ou, dit autrement, ajouter des termes à l'action de Einstein-Hilbert). Et finalement, à ces champs correspondent de nouvelles particules, même si ce ne sont pas celles qu'on recherche dans l'hypothèse CDM (matière noire froide).

Par exemple, la théorie STVG (alias MOG) de John Moffat prévoit un champ vectoriel, correspondant à un boson massif de spin 1 (baptisé le phion), et un champ scalaire, correspondant à la masse de ce boson. Moffat prétend que sa théorie est compatible avec les preuves cosmologiques (CMB, formation des structures) (voir https://arxiv.org/abs/1409.0853 et https://arxiv.org/abs/1510.07037, les abstracts ou intro de ces papiers sont assez lisibles même pour un non spécialiste).
Voir aussi l'étude de Famaey & McGaugh sur les théories de gravitation modifiée.

Bref, même si le modèle CDM devait être remis en cause, cela ne mettrait certainement pas fin à la recherche d'une forme de matière noire non baryonique.

[Gilgamesh]

Sniff! Espérons la découverte des modes B alors? Alors le LHC est bon pour la poubelle?

La particule ultra massive reste une hypothèse parmis d'autre, les projets de détections directe ne sont pas enterré.

Pour les modes B, ça concerne les modèles d'inflation. A ma connaissance il n'y a pas de lien avec l'hypothèse matière noire.

[Nicophil]

Les modes B, on n'espère plus pouvoir les détecter, si (trop de poussières) ?

les projets de détections directe ne sont pas enterré.

Ah si si, très profondément même !

[invite77389699]

A propos du modèle d'inflation je ne comprends pas bien pourquoi il est nécessaire pour expliquer l'homogénéité de l'univers. Pourquoi un univers à expansion modérée ne serait pas homogène, à priori un "gaz" d’énergie ultra dense à l'origine du BB (pas Baby Boom mais Big Bang) devrait être uniforme? Me trompe-je? (je sais que oui mais je voudrais savoir pourquoi).

[yves95210]

A propos du modèle d'inflation je ne comprends pas bien pourquoi il est nécessaire pour expliquer l'homogénéité de l'univers.

Parce qu'on observe cette homogénéité même entre des portions de l'univers observable entre lesquelles aucune information n'aurait pu être échangée dans un univers "seulement" en expansion (par exemple en en prenant deux très lointaines de nous, et diamétralement opposées), compte-tenu de la limite que constitue la vitesse de la lumière.

[invite77389699]

Oui mais pourquoi ne serait-il pas homogène de base à sa naissance?

[yves95210]

Oui mais pourquoi ne serait-il pas homogène de base à sa naissance?

Parce que, dans le cadre d'une simple expansion, les différents points de l'univers apparaissent causalement déconnectés les uns des autres (séparés par une distance que la lumière n'a pas eu le temps de parcourir), aussi loin qu'on remonte dans le temps.
S'ils sont causalement déconnectés, il n'y a priori aucune raison qu'ils partagent les mêmes valeurs de paramètres tels que la température (comme celle du CMB, qui semble quasiment uniforme, avec de très faibles anisotropies).

[invite77389699]

Parce que, dans le cadre d'une simple expansion, les différents points de l'univers apparaissent causalement déconnectés les uns des autres

Tout dépend du rythme de l'expansion non? Et puis quelle serait la raison de disparités de températures dans un milieu initialement homogène?

[Gilgamesh]

A propos du modèle d'inflation je ne comprends pas bien pourquoi il est nécessaire pour expliquer l'homogénéité de l'univers. Pourquoi un univers à expansion modérée ne serait pas homogène, à priori un "gaz" d’énergie ultra dense à l'origine du BB (pas Baby Boom mais Big Bang) devrait être uniforme? Me trompe-je? (je sais que oui mais je voudrais savoir pourquoi).

Pour développer l'idée exposée par yves : lève les yeux vers une direction quelconque de la voûte céleste. En imaginant que la rétine soit sensible au micro onde, tu vois des photons qui ont voyagé sans interruption et par le chemin le plus court (la ligne droite) depuis la surface de dernière diffusion jusqu'à nous. Ça leur a pris t=13,8 Ga. Au moment t de la détection, ta rétine constitue par définition l'endroit le plus éloigné accessible en partant de cette petite portion A de la surface de dernière diffusion.

Tourne-toi maintenant de 180°, et tu vas recevoir les photons provenant d'une autre portion, disons B, de la surface de dernière diffusion. Tu te situe à mi-chemin entre A et B. S'il faut 13,8 Ga au photon pour arriver à la moitié du chemin, il est donc bien clair qu'aucun photon de la région A n'a pu aller réchauffer la région B et vice versa. A et B sont causalement disjointes.

Or, elles sont exactement à la même température, à ΔT/T ~ 10^-5 près. Tout ce fond du ciel homogène en température ça n'a l'air de rien, mais quand on prend la mesure de ce que ça signifie, c'est vraiment très étrange.

Soit H le taux d'expansion

H = (1/a) da/dt

avec a le facteur d'échelle (~ taille de l'univers)

On considère ici que la courbure est nulle. Les lois d'évolution du taux d'expansion H basée sur l'équation de Friedmann avec juste un terme de densité de matière ρ :

H² = κρ

avec κ = 8πG/3 et ρ évoluant comme a^-3 (pour la matière) ou a^-4 (pour le rayonnement)

n'autorise pas le contact causal de ces deux régions. Si on rembobine le film, avec cette loi d'évolution du facteur d'échelle, on calcule qu'au temps de Planck, la taille de notre univers observable est de l'ordre de 1 µm alors que la lumière n'a pu parcourir que 10^-35 m. Soit un écart de près de 30 ordres de grandeur. Pour produire l'homogénéité observée ΔT/T ~ 10^-5 au moment du découplage, il faut qu'au temps de Planck les conditions aient été les mêmes au sein de 10⁸⁴ régions causalement disjointes de l'univers. On peut considérer que c'est un poil trop pour constituer une hypothèse cosmologique crédible (rappel : il y a environ 10⁸⁰ protons dans l'univers).

[yves95210]

Désolé, je n'avais pas vu la réponse de Gilgamesh.

Tout dépend du rythme de l'expansion non?

Non, dans les solutions des équations de Friedmann pour un univers homogène et isotrope. Il faut que cette expansion ait été fortement accélérée à un moment donné pour aboutir à une séparation spatiale de points initialement causalement connectés.

Et puis quelle serait la raison de disparités de températures dans un milieu initialement homogène?

Est-ce que la notion de "milieu homogène" a un sens pour un ensemble de points non connectés entre eux ?

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement complémentaire avec Yves

Tout dépend du rythme de l'expansion non?

Oui, d'où l'idée de l'inflation (entre autre justification, il n'y a pas que ça).

L'idée d'une situation intrinsèquement homogène n'est pas très appréciée (bien que pas impossible) car :
- les physiciens n'aiment pas les explications ad hoc, sans raison (sans cause). J'ai toutefois apprécié un temps cette idée car il peut y avoir une cause théorique, comme pour les lois de conservation par exemple, tout n'est pas dû à des mécanismes de cause à effet. Même si a priori on ne connait pas l'origine théorique.
- le fait que ce n'est PAS homogène. Sinon l'univers serait lisse, sans galaxie, sans étoiles,... Ce sont les petites hétérogénéités qui ont causé l'effondrement gravitationnel et la structure de l'univers. C'est cet aspect là qui m'a fait définitivement douter d'une raison intrinsèque à une homogénéité initiale

[yves95210]

L'idée d'une situation intrinsèquement homogène n'est pas très appréciée (bien que pas impossible) car :
- les physiciens n'aiment pas les explications ad hoc, sans raison (sans cause). J'ai toutefois apprécié un temps cette idée car il peut y avoir une cause théorique, comme pour les lois de conservation par exemple, tout n'est pas dû à des mécanismes de cause à effet. Même si a priori on ne connait pas l'origine théorique.
- le fait que ce n'est PAS homogène. Sinon l'univers serait lisse, sans galaxie, sans étoiles,... Ce sont les petites hétérogénéités qui ont causé l'effondrement gravitationnel et la structure de l'univers. C'est cet aspect là qui m'a fait définitivement douter d'une raison intrinsèque à une homogénéité initiale

ça se mort un peu la queue (il faut que ce soit très homogène, mais juste pas trop...) sans une explication complémentaire.
Cette explication est-elle le fait que l'univers est "né" d'une espèce de bain très chaud et très agité où les "échanges d'information" étaient incessants, aboutissant partout à une valeur moyenne de tous les paramètres avec seulement de faibles (et brèves) inhomogénéités? Jusqu'à l'instant où sous l'effet de l'inflation, les parties de ce bain assez éloignées les unes des autres se sont trouvées séparées, conservant la trace des inhomogénéités qui sinon auraient été gommées.

[invite77389699]

Je ne vois pas pourquoi deux régions même non reliées causalement ne se comporteraient pas de la même façon si elles sont issues de la même soupe originelle homogène.

Si l'Univers n'est pas homogène au départ alors qu'est-ce qui explique les disparités? Heisenberg?

[Gilgamesh]

Je ne vois pas pourquoi deux régions même non reliées causalement ne se comporteraient pas de la même façon si elles sont issues de la même soupe originelle homogène.
Si l'Univers n'est pas homogène au départ alors qu'est-ce qui explique les disparités? Heisenberg?

Il n'y a pas de soupe originelle (soupe ~ milieu à l'équilibre thermodynamique, ce qui nécessite des échanges de chaleur) si les régions sont déconnectées.

[Mailou75]

Bonsoir et merci,

En supposant que ta question soit fondée (je n'ai pas lu l'autre discussion), ça aurait éventuellement un impact sur d'autres observations (mesure de la vitesse d'éloignement des SN ?), mais pas sur les mesures des vitesses (par décalage spectral) du gaz ou des étoiles dans les galaxies - d'autant plus que ces mesures sont faites sur des objets assez proches (en gros de 1 à 100 Mpc si tu regardes les données de SPARC), donc à faible z.

A faible z il n'y a aucune difference (vous considérez d'ailleurs qu'a tres faible z "l'approximation" RR est juste). Ensuite la seule chose qui legitime l'armada de l'expansion c'est l'inflexion de Da, qu'on retrouve en RR en tant qu'asymptote (il me semble qu'aucune mesure de Da ne peut etre faite au dela de z~1,65 pour confirmer qq chose..). Reste l'age, mais je suis a 1 suposition contre "un bon paquet" de l'autre coté !
Mais tu as raisons sur le HS je vais aller digresser sur mes propres fils...

Es-tu en train d'essayer de réinventer la théorie quantique des champs, ou de nous l'expliquer à ta façon ?
Effectivement une particule y est l'excitation d'un champ, donc, finalement, une onde. Mais on n'y parle pas de "déformation de l'espace-temps" - sauf, bien sûr, si on essaie de combiner la RG à la TQC, mais c'est justement là que les physiciens ont un petit problème.

Je ne sais pas je ne connais pas la TQC mais ca semble etre la marche a suivre evidente : la matiere est une onde qui se déplace dans la direction du temps. C'est meme une obligation si on veut expliquer l'experience de Young sur plus gros qu'un photon.

Enfin, bon, c'est encore hors-sujet par rapport à la discussion, le débat sur les atomes n'étant qu'un aparté suite à l'analogie faite par Chanur, disant que, pas plus qu'en l'existence de la matière noire, on ne peut "croire" en celle des atomes sans disposer d'une théorie pour cela. C'était plutôt une remarque d'ordre épistémologique, qui ne visait pas à ouvrir un débat sur l'existence des atomes (même si Viiksu l'a mal prise).

La matière noire je m'y interesserai quand on m'aura montré un echantillon... en attendant ca reste juste une erreur mathematique et un pansement sur une jambe de bois !

........

Il n'y a que 6 paramètres dans le modèle d'ajustement du CMB, on ne peut pas les faire varier dans le temps et tous ne sont pas d'égale importance. Avec les deux paramètres de densité de matière noire et baryonique on ajuste parafaitement le spectre des fluctuation en température. Et ce qui est encore plus impressionant c'est que ça fite parfaitement et sans ajustement le spectre des fluctuation de polarisation, qui est une observable indépendante, d'une complexité aussi grande que le spectre des températures.

H est variable + inflation etc... de toute facon rien que supposer qu'un photon va "reculer avec l'espace" m'arrache les neurones. Rien ne me convaincra dans que cet axiome debile servira de fondation a des elucubrations esotheriques. Ca reste mon point de vue... mais a t'ecouter il n'y a plus rien a chercher... allons prevenir les etudiants que chercheur nest pas un metier d'avenir, puisque Gilga "sait".

Ça leur a pris t=13,8 Ga. Au moment t de la détection, ta rétine constitue par définition l'endroit le plus éloigné accessible en partant de cette petite portion A de la surface de dernière diffusion.

Je suis mauvaise langue... ca me fait plaisir que tu sois revenu sur tes convictions.

Mailou

[invite80c87b9b]

Bonjour,

La matière noire je m'y interesserai quand on m'aura montré un echantillon... en attendant ca reste juste une erreur mathematique et un pansement sur une jambe de bois !

Voici votre échantillon :

https://youtu.be/gCgTJ6ID6ZA

Reste à construire des bagnoles pour y aller et mettre toute cette matière en boite.

Cdt

[invite77389699]

Il n'y a pas de soupe originelle (soupe ~ milieu à l'équilibre thermodynamique, ce qui nécessite des échanges de chaleur) si les régions sont déconnectées.

Oui mais pourquoi l'univers ne serait-il pas né en équilibre thermodynamique et plat?

[Deedee81]

Salut,

Oui mais pourquoi l'univers ne serait-il pas né en équilibre thermodynamique et plat?

C'est une possibilité. Sauf comme signalé plus haut que les physiciens n'aiment pas les "c'est comme ça épisétou". On aime bien avoir une explication, au minimum théorique.

Mais en tout cas, pour la platitude, ça parait franchement improbable. Comme signalé aussi, l'univers n'est pas strictement homogène. Donc sa courbure n'est pas strictement plate, il y a des fluctuations. Dans une zone donnée, disons l'univers observable, la courbure moyenne n'a aucune chance d'être strictement nulle. Même si elles peu être infime par effet statistique. Or, avec l'expansion, la courbure visible (celle constatée sur l'univers observable) augmente au cours du temps. On devrait observer une courbure.... ce qui n'est pas le cas. L'hypothèse favorite est l'inflation qui a terriblement aplatit cette courbure moyenne.

A noter qu'au début l'inflation semblait une hypothèse ad hoc. Elle n'avait pas la faveur des cosmologistes. Mais ensuite :
- Elle s'est avérée résoudre tant de problème qu'on a fini par se dire "ça doit être ça"
- De plus, on a trouvé des mécanismes "plausibles" sur l'origine d'une telle inflation (champs quantiques scalaires, rupture de symétrie électrofaible,...) (j'ai mis des guillemets car on entre dans le champs de la gravitation quantique, encore spéculative)

Enfin, certains ont calculés ce que donnerait l'inflation : en particulier, cela donne un spectre en puissance aux fluctuations dans l'homogénéité de l'univers
https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectre_de_puissance

Et ce résultat a été confirmé avec une précision extraordinaire par le satellite Planck. Ce qui est un argument extrêmement fort en faveur de l'inflation.

[invite77389699]

OK c'est clair, disons que la théorie inflationnaire a des chances d'être vraie. Notre bulle inflationnaire serait incommensurablement plus grande que notre Univers visible dont le rayon autour de la terre fait environ 50 milliard d'années lumière.

[Deedee81]

OK c'est clair, disons que la théorie inflationnaire a des chances d'être vraie. Notre bulle inflationnaire serait incommensurablement plus grande que notre Univers visible dont le rayon autour de la terre fait environ 50 milliard d'années lumière.

Attention, la taille de l'univers visible c'est 13 milliards d'AL (c'est la distance qu'a parcouru la lumière depuis le début).
Mais ce qu'on voit a cette distance est vieux de 13 milliards d'années et s'est déplacé depuis à cause de l'expansion et doit donc maintenant se trouver à 50 millards d'AL. Ce n'est toutefois pas visible, ce le le sera que dans 37 milliards d'années. On a le temps de voir venir

[Gilgamesh]

Oui mais pourquoi l'univers ne serait-il pas né en équilibre thermodynamique et plat?

Comme dit, ce qui pose un problème c'est que la notion d'équilibre implique interaction.

Pas d'interaction, pas d'équilibre.
Pas d'équilibre, pas d'homogénéité.
Pas d'homogénéité... pas d'homogénéité.

[Deedee81]

Pas d'interaction, pas d'équilibre.
Pas d'équilibre, pas d'homogénéité.
Pas d'homogénéité... pas d'homogénéité.

On pourrait imaginer que pour des raisons physiques (inconnues), à l'instant t = 0, ce qui est "créé" (quel que soit le sens donné à ce mot) ait obligatoirement des propriétés bien définies de pression, température, densité,...
Et par conséquent, de facto, l'univers serait homogène même sans avoir eut des interactions entre les différents endroits.
Mais je n'aime pas (plus) cette solution car l'univers n'est pas strictement homogène ! Et il faudrait expliquer pourquoi il serait créé avec une distribution quantique relativement étroite mais non nulle autour de ces valeurs initiales. Ca fait totalement ad hoc que c'en est inacceptable. Pire encore qu'un mécanisme physique d'origine mal comprise comme l'inflation.

C'est la presque homogénéité qui est un problème amha, plus que l'homogénéité elle-même.
De même que l'infime écart matière - antimatière initial (une part pour un milliard). Une égalité, ça ne gênerait personne (sauf qu'on n'existerait pas :rire) et un écart fort important non plus.
Mais un écart infime..... beeeeek.... Et c'est ça qui incite à trouver des explications "à la Sakharov".

[Mailou75]

Mais ce qu'on voit a cette distance est vieux de 13 milliards d'années et s'est déplacé depuis à cause de l'expansion et doit donc maintenant se trouver à 50 millards d'AL. Ce n'est toutefois pas visible, ce le le sera que dans 37 milliards d'années. On a le temps de voir venir

Ben oui... parce que 50-13=37 ! tu nous a pris pour des jambons ?

ptdr
Mailou

[Gilgamesh]

Sur le fond et sur la forme, tu es franchement pénible Mailou. Baisse d'un ton, merci.

Pour la notion de distance, on rappelle qu'en cosmologie on utilise 4 concepts qui ne font qu'un dans l'environnement proche (en dessous de 2 milliards d'années lumière environ).

http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5623104

[Deedee81]

Salut,

C'est bien la première fois qu'on me reproche d'avoir fait correctement une soustraction Merci pour les infos Gilga.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Gilgamesh pourrait-tu poster le lien très intéressant qu'il avait posté il y a fort longtemps avec les définitions de toutes les distances cosmologiques, les horizons qui vont avec. et Il y avait une animation intéressante également.

[yves95210]

Bonjour,

je ne sais pas si c'est de ceci que tu parles, mais ça doit y ressembler.
Et un petit calculateur qui te permet de faire varier les paramètres cosmologiques.

(les deux liens se trouvent en bas de la page wkipedia "mesures des distances en cosmologie)

[Zefram Cochrane]

C'est exactement ça, je te remercie.

[Zefram Cochrane]

Salut,
quelles valeurs je dois rentrer dans le caculateurs. J'ai rentré des valeurs pour oméga m : 0.26 ( matière noire) , O,69 pour oméga Lambda , et 0.05 pour Lamda r .
Qu'est ce que W° et Wa? qu'elles valeeursq dois-je attribuer?