TPE trous noirs

[babaorrhum]

Bonjour à tous,

Nous sommes en première S et nous avons choisi comme sujet de TPE les trous noirs (travaux personnels encadrés ; épreuve du BAC), et plus particulièrement les micros trous noirs/les trous noirs quantiques.
Nous avons pour problématique : "trous noirs à portée de main, quelles conséquences?". Dans notre TPE, nous devions alliés Physique et SVT.
Mais nous avons un problème : nous avons, évidemment, une part beaucoup plus importante de physique que de SVT.
Cependant, nous pensions parler des conséquences détaillées d'un trou noir de la taille d'une pièce de monnaie sur le corps humain. Nous voulions donc parler de l'anatomie humaine.
Mais nous avons peur d'avoir trop peu de choses concernant la partie SVT. C'est pour cela que nous demandons votre aide.
Est-ce possible de nous mettre en contact avec un spécialiste ou une autre personne qui pourrait nous renseigner?

Merci beaucoup, Adrien et Baptiste.
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[mach3]

Je ne veux pas être défaitiste, mais franchement, si vous pouvez encore changer, trouvez un autre sujet. Vous allez droit au casse-pipe avec un truc comme ça.

m@ch3

[invite06459106]

Bonjour et bienvenus,

Concernant les effets sur l'anatomie, il vaudrait mieux prendre un trou noir stellaire, et raconter ce qui se passerait pour l'anatomie d'un gars assez fou pour s'en approcher, le temps d'évaporation d' un TN micro ou quantique étant extrêmement bref, il va pas être simple d'avoir les conditions pour parler de ces effets.
Attendre d'autres avis.
Bon courage.
Edit: Croisement...

[babaorrhum]

mach3 : c'est un sujet qui nous passionne et on veut essayer. De toute facon, on ne peut plus changer
didier : oui, les micros TN ont une espérance de vie extrêmement courte mais nous supposons qu'un trou noir de la taille d'une pièce de monnaie apparaisse à coté de qqun. Par conséquent, le trou noir est bien plus massif et peu survivre assez longtemps pour absorber la matière allentour.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite06459106]

didier : oui, les micros TN ont une espérance de vie extrêmement courte mais nous supposons qu'un trou noir de la taille d'une pièce de monnaie apparaisse à coté de qqun.

Comment? (De plus sans affecter la personne "à coté).
Je ne sais pas si dans un TPE, on peut partir d'un "en imaginant/si/par magie, ect...)
Si on peut éluder le "comment", prendre un TN (pas n'importe lequel) et parler des "effets de marée" sur un gars "à proximité". Comme disait Mach3, c'est casse-gueule, hors compétence d'un TPE 1ère (àmha), et ardu si on veut décrire les effets autrement que faire du blabla donc formaliser, niveau maths/physique...ouch!!

[mach3]

bon, si vous ne pouvez plus changer, essayons d'être constructifs.

1a) savez vous calculer la masse d'un trou noir dont la taille serait celle d'une pièce de monnaie?
1b) savez vous calculer la durée de vie d'un tel trou noir? est-ce suffisamment long? d'ailleurs le rayonnement d'évaporation aurait quelle puissance? ca part vite dans les rayonnement de haute énergie (UV, X, gamma) sur la fin, sans considérer l'effet gravitationnel, cela peut être intéressant de voir les conséquence de l'irradiation sur un humain
2a) savez vous calculer, au moins en approximation classique (donc loi de Newton) le champ de gravitation en fonction de la distance au centre d'un tel trou noir? Ca donnera un ordre d'idée, mais j'ai peur qu'on soit dans les choux par rapport à la relativité générale
2b) avec cela, essayer de calculer la différence de gravitation d'une extrémité à l'autre d'un humain (d'un coté à l'autre ou de la tête aux pieds), en fonction de la distance. Cela nous donnera une idée de la contrainte subit par le corps et on pourra ensuite comparer avec les propriétés mécaniques du corps (résistance à l'allongement... ça sent le gore tout ça...).

m@ch3

[babaorrhum]

https://www.youtube.com/watch?v=8nHBGFKLHZQ&t=47s si vous avez le temps, regardez cette vidéo avec les sous-titres en francais ( si vous en avez besoin).
Rien que les bases des trous noirs ( exemples : la relativité générale,...) sont des hypothèses. Nous nous basons sur "dernières nouvelles des trous noirs" de Hawking.
Dans ce livre, il parle exactement des micros trous noirs et de la création de micros trous noirs ( via le LHC). Nous savons très bien que ce sujet n'est pas à notre niveau, mais nous voulons essayer. Nous avons de très bonnes sources (Observatoire de Meudon et Marseille). Personnellement (Baptiste), je lis beaucoup de livre de physique théorique depuis longtemps ("l'univers à portée de main" de galfard ou "Trous noirs et distorsions du temps" de Thorne par exemple) et je pense que si, avec Adrien, on se bouge, nous pouvons réussir à bien vulgariser et être les plus clairs possibles, au près de nos professeurs.

[babaorrhum]

1)a) oui via le rayon de schwarzschild car nous connaissons le rayon.
b) nous n'avons pas l'espérence de vie mais si le trou noir fait la taille d'une pièce de monnaie, il aurait un peu plus de masse que la terre. Et merci pour l'idée des conséquences des radiations sur le corps.
2)a) oui avec F= (Gx m_humain x m_{trou noirs}) / Distance²
b) nous avons vu que les pieds seraient environ 100 fois plus proche de la singularité que la tête. Et nous voulions avoir une sorte de mannequin et de l’étiré mais notre prof a dit que c'est bizarre et sordide

[mach3]

b) nous n'avons pas l'espérence de vie mais si le trou noir fait la taille d'une pièce de monnaie, il aurait un peu plus de masse que la terre. Et merci pour l'idée des conséquences des radiations sur le corps.

Avez vous déjà consulter cette page durant vos recherches :
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...es_trous_noirs

Apparemment, si votre trou noir pièce de monnaie fait environ la masse de la Terre, il s'évaporera en plusieurs milliards d'années, on peut donc négliger cela. Par contre, vous pouvez aussi considérer des trous noirs plus petits, et aborder la problématique sur l'angle des radiations.

b) nous avons vu que les pieds seraient environ 100 fois plus proche de la singularité que la tête.

vous considérer que le trou noir "touche" le corps ici. Essayez de regarder ce qui se passe si il est un peu plus loin, vous verrez surement que ça fait déjà du dégât...

Et nous voulions avoir une sorte de mannequin et de l’étiré mais notre prof a dit que c'est bizarre et sordide

oui... c'est ce que je suggérais quand je disais que ça sentait le gore...

m@ch3

[babaorrhum]

Merci beaucoup pour vos indications qui nous ont permis d'avancer. J'ai entendu dire que des minis trous noirs apparaissent un peu partout dans l'univers sans conséquences notables pour la Terre. Mais savez-vous si c'est vrai car je n'ai pas retrouvé cette information partout. Avez-vous déjà entendu cela quelquepart.
Merci beaucoup!

[mach3]

vous considérer que le trou noir "touche" le corps ici. Essayez de regarder ce qui se passe si il est un peu plus loin, vous verrez surement que ça fait déjà du dégât...

j'ai fais quelques calculs, pour voir, et c'est assez colossal... plus que je ne l'envisageais. Calculez, pour voir, l'accélération de la pesanteur (GM/r²) à 1km d'un trou noir pièce de monnaie. Déjà la valeur devrait vous affoler un peu...
Elle n'a d'autre choix que de se laisser tomber (on ne voit pas trop ce qui pourrait la retenir, et si c'était le cas, elle finirait en bouillie), quelle est alors la différence d'accélération de la pesanteur entre sa tête et ses pieds? c'est absolument colossal là encore...

En fait considérer ce qui se passe si un trou de cette taille est à proximité d'un être humain (genre quelques mètres) ne peut constituer un sujet, tout est fini en une fraction de seconde pour tout ce qui l'entoure, à des kilomètres à la ronde.

Vous devez vous réorienter vers des trous noirs plus petits. Vu que maintenant vous savez calculer leur durée d'évaporation (vous avez du lire la page linké dans un message précédent), essayez de trouver une taille pour laquelle l'évaporation prend un temps qui reste assez long (quelques jours? quelques mois?).

m@ch3

[babaorrhum]

essayez de trouver une taille pour laquelle l'évaporation prend un temps qui reste assez long (quelques jours? quelques mois?).
m@ch3

OK, nous allons chercher. Merci

[mach3]

Merci beaucoup pour vos indications qui nous ont permis d'avancer. J'ai entendu dire que des minis trous noirs apparaissent un peu partout dans l'univers sans conséquences notables pour la Terre. Mais savez-vous si c'est vrai car je n'ai pas retrouvé cette information partout. Avez-vous déjà entendu cela quelquepart.
Merci beaucoup!

L'apparition spontanée de micro trous noirs est en effet envisagée, les fluctuations du vide pouvant suffire à en créer. Plus ils sont petits, plus c'est probable, mais plus ils s'évaporent vite. Le problème est que ça n'est pas avéré pour l'instant, ni théoriquement, ni expérimentalement. Il s'agit de spéculations au-delà des théories validées actuelles. Vous avez surement déjà lu que la relativité générale (qui prédit et décrit les trous noirs) et la mécanique quantique (qui décrit l'infiniment petit, et donc les fluctuations du vide) sont incompatibles et qu'il n'y a pour l'instant aucune théorie validée qui les regroupent. Il n'y a pour l'instant d'un coté des "bricolages", comme de la mécanique quantique en espace-temps courbe imposé, qui permet de prédire le rayonnement de Hawking et l'évaporation des trous noirs (non encore vérifié expérimentalement...) et de l'autre des centaines de théories candidates spéculatives (gravité quantique à boucles, théories des supercordes, etc), dont certaines postulent la création spontané de micro-trou noirs. Ces théories sont en attente d'observations pour être réfutées ou non.

m@ch3

[babaorrhum]

Du coup, il ne faudrai pas en parler car les apparitions sont purement théoriques.

[babaorrhum]

Je suis en train d'essayer de faire les calculs de l'évaporation. Mais pouvez-vous me décrire l’équation t_e=5120... Je ne la comprends pas.

[mach3]

Du coup, il ne faudrai pas en parler car les apparitions sont purement théoriques.

Vous pouvez en parler, mais en prenant des précautions. Ca aurait peut-être en plus l’intérêt de montrer par quelques calculs que même si ces apparitions sont réelles, il est normal que l'on ait pas encore pu les détecter tant ils sont fugaces et leurs effet gravitationnels extraordinairement faibles.

m@ch3

[babaorrhum]

Ok, merci beaucoup. Et nous nous demandions, que faites-vous dans la vie, car nous remarquons que vous connaissez énormément de choses?

[mach3]

Effectivement la page est un peu lapidaire et n'introduit pas les différentes constantes...



, vous connaissez
G est la constante de gravitation, environ 6,7.10^-11 SI
c est la vitesse de la lumière, environ 3.10⁸ SI
est la constante de Planck réduite, elle vaut , avec h, la constante de Planck 6,6.10^-34 SI
M est la masse du trou noir, en kg

m@ch3

[mach3]

Et nous nous demandions, que faites-vous dans la vie, car nous remarquons que vous connaissez énormément de choses?

J'ai un doctorat (on va dire de chimie pour faire simple), je fais de la R&D dans une petite boite de chimie. J'étudie la physique en autodidacte, j'ai suivi des cours dans le temps, au début de mes études, mais j'ai suivi une autre voie.

m@ch3

[babaorrhum]

Ok super, merci beaucoup! juste la masse c'est m au lieu de M, non?
Félicitation pour votre parcours!

[mach3]

juste la masse c'est m au lieu de M, non?

on fait comme on veut avec les notations, tout ce qui compte c'est de les introduire. Je peux noter la masse "j" si ça me chante, du moment que je le spécifie. Ensuite il y a les usages, la commodité et les conventions, on va préférer un m, qu'il soit minuscule ou majuscule pour la masse, ça rend la formule plus facile à lire. Dans le cas d'un système à deux corps, un gros et un petit, il est souvent d'usage de noter M la masse du gros, qui occupe le centre et de noter m la masse du petit, qui orbite autour.

m@ch3

[babaorrhum]

Ok, merci pour l'info.

[babaorrhum]

Pour le calcul de l'évaporation des trous noirs, le résultat est en quelle unité?

[Gilgamesh]

Si tout est exprimé dans le SI, t est en seconde.

[babaorrhum]

Merci gilgamesh!