Peut-on estimer la quantité d'énergie contenue dans l'Univers ?

[yves95210]

je suis sur le site depuis 2009 et pourtant je n'ai pas le souvenir d'avoir vu un sujet sur ce point. ( ici j'entend ).

et pourtant : http://www.futura-sciences.com/scien...e-noire-28817/, par exemple.
J'ai fait une recherche avec "cosmologie inhomogène" sur le forum, et parmi de nombreuses discussions n'ayant rien à voir avec le sujet, elle a remonté cette actu de 2011. Soit dit en passant, ça a l'air de contredire l'hypothèse que je faisais dans mes derniers messages :

L'expansion accélérée de l'univers est un fait, mais peut-on se passer de l'énergie noire pour l'expliquer ? Cela semble désormais très peu crédible suite aux mesures effectuées avec le télescope Hubble, réfutant le plus simple modèle cosmologique inhomogène, nous mettant presque au centre d'une zone de sous-densité dans le cosmos observable.

Dommage, l'idée me plaisait bien (elle avait l'avantage d'être assez simple pour moi)... Je vais essayer de lire la publication en lien pour comprendre pourquoi ça ne colle pas.

Autre discussion intéressante (au moins son premier message) remontée par cette recherche: http://forums.futura-sciences.com/as...kreaction.html
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[mach3]

Dans ce cas, si l'électron est quant à lui archistable, ne devrait-on pas dire :
"...car tu es vide, et tu retourneras au vide mais saupoudré d'électrons..." ?

Dans le cas d'un Univers indéfiniment en expansion, l'électron ne serait-il pas en effet le vestige ultime et indestructible de ce que fut l'Univers (les photons eux-mêmes étant appelés à disparaître) ?

non, parce que chaque proton qui disparait ainsi libère un positron (antiélectron, chargé positivement), qui finira forcément par s’annihiler avec un électron, pour chaque proton qui trépasse il y aura un électron qui y passera par la suite et comme il y a autant de protons que d’électrons (grosso-modo), on finit sans protons ni électrons...

m@ch3

[andretou]

non, parce que chaque proton qui disparait ainsi libère un positron (antiélectron, chargé positivement), qui finira forcément par s’annihiler avec un électron, pour chaque proton qui trépasse il y aura un électron qui y passera par la suite et comme il y a autant de protons que d’électrons (grosso-modo), on finit sans protons ni électrons...

m@ch3

En effet, tu as raison.
Mais alors il restera quand même des neutrinos ?...

[invite51d17075]

et pourtant.......l

ben, je suis passé à coté ( en pas là à l été 2011 je crois ).
mais tout ça est un peu HS par rapport à la question du fil.
je voudrais pas polluer.
Cdt

[yves95210]

ben, je suis passé à coté ( en pas là à l été 2011 je crois ).
mais tout ça est un peu HS par rapport à la question du fil.
je voudrais pas polluer.
Cdt

Je suis d'accord avec toi sur le HS. Mea culpa. C'est plus lié à l'actu déjà évoquée (discussion en cours dans le forum Commentez les actus).

[Gilgamesh]

En effet, tu as raison.
Mais alors il restera quand même des neutrinos ?...

Oui, mais comme ce sont des particules essentiellement relativistes, ils vont devenir de plus en plus froids.

[Nicophil]

Bonjour,

Le modèle standard FLRW ne tient pas compte de la backreaction des inhomogénéités, mais est-il prouvé qu'on peut ne pas en tenir compte ?
https://arxiv.org/abs/1505.07800

Is there proof that backreaction of inhomogeneities is irrelevant in cosmology?

No. In a number of papers, Green and Wald argue that the standard FLRW model approximates our Universe extremely well on all scales, except close to strong-field astrophysical objects. In particular, they argue that the effect of inhomogeneities on average properties of the Universe (backreaction) is irrelevant. We show that this latter claim is not valid.

Specifically, we demonstrate, referring to their recent review paper, that :
(i) their two-dimensional example used to illustrate the fitting problem differs from the actual problem in important respects, and it assumes what is to be proven;
(ii) the proof of the trace-free property of backreaction is unphysical and the theorem about it fails to be a mathematically general statement;
(iii) the scheme that underlies the trace-free theorem does not involve averaging and therefore does not capture crucial non-local effects;
(iv) their arguments are to a large extent coordinate-dependent, and
(v) many of their criticisms of backreaction frameworks do not apply to the published definitions of these frameworks.

It is therefore incorrect to infer that Green and Wald have proven a general result that addresses the essential physical questions of backreaction in cosmology.

[yves95210]

Bonsoir Nicophil,

C'est la publication que T. Buchert présente dans l'article dont j'ai donné le lien dans un de mes messages récents.
Mais entre temps ansset m'a fait remarquer à juste titre que c'était plutôt HS par rapport à la discussion. Je me range à son avis, d'autant plus qu'il y a une autre discussion en cours dans 'Commentez les actus', où le sujet des cosmologies inhomogènes aurait plus sa place (cf. mon dernier message).

[Deedee81]

Salut,

Tu es sur ? Il me semblait que la borne inférieure de demi-vie du proton c'était beaucoup, beaucoup moins que ça (10^38 ans ou approchant) ?

Ouppppps, oui, mon cerveau a bizarrement fait fois deux.

Durée théorique environ 10^34.
Durée minimale expérimentale : 5.9x10^33 ans
Source wikipedia.

[invite73f51cc1]

Tu veux dire qu'on ne peut pas connaître la quantité d'énergie contenue dans l'Univers tant qu'on est à l'intérieur de l'Univers ?

pour moi, c'est ça...d'autant plus que l'on doit être certain de connaître sa dimension et sa forme...

[andretou]

Oui, mais comme ce sont des particules essentiellement relativistes, ils vont devenir de plus en plus froids.

Quelle est la différence entre un neutrino froid et un neutrino chaud ?

[Deedee81]

Salut,

pour moi, c'est ça...d'autant plus que l'on doit être certain de connaître sa dimension et sa forme...

En effet. Du fait que la relativité générale décrit l'espace-temps par une variété courbe à quatre dimensions, parler de l'énergie totale ("énergie potentielle" de gravité incluse) est difficile, ambigu, voire impossible : il faut pouvoir dire "l'énergie à un instant donné" mais comment définir un instant donné dans un espace aussi tarabiscoté ? Pire : l'invariance par translation dans le temps est perdue et la conservation de l'énergie en dépend.

Kip Thorn explique que la seule manière d'avoir l'énergie totale d'un système physique (gravitation inclue) est de l'observer de loin, dans un espace asymptotiquement plat, et de faire tourner un satellite autour. Les lois de Kepler donnent la masse du système (et merci à mc², on a l'énergie).

Donc, si on est DANS le système, on est vu.

Quelle est la différence entre un neutrino froid et un neutrino chaud ?

L'énergie/longueur d'onde.

Les neutrinos, tout comme le rayonnement électromagnétique, subissent le décalage vers le rouge dû à l'expansion. Ainsi, le rayonnement neutrino fossile est probablement impossible à détecter. La longueur d'onde des neutrinos est devenue si grand qu'il n'y a aucun espoir qu'ils puissent interagir avec quoi que ce soit.

Avec beaucoup de si (et Paris en bouteille) :
- Si l'expansion continue comme maintenant : pas de big rip, pas de big crunch
- Si le proton est instable
Alors à la fin il ne restera que des neutrinos et du rayonnement électromagnétique froid comme ma belle mère (je précise que je suis célibataire )
(les trous noirs eux-mêmes finissent par s'évaporer)
- Si le proton est stable
il restera en plus un peu de poussière de fer et quelques protons, électrons isolés ou atomes d'hydrogènes isolés
(avec le temps, la fusion peut se produire spontanément et toute matière fini par se transformer en l'élément le plus table : le fer)

[andretou]

L'énergie totale d'un neutrino vaut : ?
C'est correct ?

[Amanuensis]

Quelle est la différence entre un neutrino froid et un neutrino chaud ?

Sa vitesse (par rapport au référentiel comobile), et surtout s'il est «relativiste» ou pas.

La formule de l'énergie (dans un référentiel) en fonction de la vitesse (par rapport au référentiel) est donnée par E² = (mc²)² + p²c².

Si mc² >> pc, on dit froid, et si mc² << pc, on dit chaud.

Les deux termes varient différemment avec l'expansion. mc² est invariant, mais pc se comporte comme pour une radiation.

Ou encore, dans l'évolution des densités énergétiques (cf. message #27), les neutrinos froids sont rangés côté poussières, et les chauds sont rangés côté radiations.

[Amanuensis]

L'énergie totale d'un neutrino vaut : ?
C'est correct ?

Non.

Juste , comme pour toutes les particules de masse non nulle.

[andretou]

Non.

Juste , comme pour toutes les particules de masse non nulle.

Mais la longueur d'onde du neutrino n'intervient pas dans cette formule...

[Amanuensis]

Mais la longueur d'onde du neutrino n'intervient pas dans cette formule...

Ben non. Parler de longueur d'onde est un mélange de genre, cela vient de la Physique Quantique. Et on n'en pas besoin pour le sujet.

Si on veut, l'expression avec longueur d'onde n'est qu'une manière de parler du terme pc pour les particules relativistes. Car pour le rayonnement (photons, particules de masse nulle), on a pc = hν = hc/λ

[andretou]

Mais comment calcule-t-on la différence d'énergie entre un neutrino chaud et un neutrino froid ?

[Deedee81]

Mais comment calcule-t-on la différence d'énergie entre un neutrino chaud et un neutrino froid ?

La formule donnée plus haut, avec gamma pour une vitesse élevée (chaud) moins le cas avec gamma proche de un (froid).

[andretou]

La formule donnée plus haut, avec gamma pour une vitesse élevée (chaud) moins le cas avec gamma proche de un (froid).

Mais comment le gamma du neutrino peut-il varier ? Sa vitesse n'est-elle pas constante ?

[Deedee81]

Mais comment le gamma du neutrino peut-il varier ? Sa vitesse n'est-elle pas constante ?

Pourquoi le serait-elle ???? Quand tu jettes une balle en l'air, sa vitesse ne reste pas constante. Pourquoi en serait-il différemment pour le neutrino ?

En particulier, avec l'expansion, la vitesse des neutrinos diminue (ça revient à grimper un puits de potentiel. C'est tout à fait analogue à la balle de tennis jetée en l'air).

[andretou]

Tu veux dire qu'on peut théoriquement trouver des neutrinos immobiles ?

[Amanuensis]

À partir du moment où les observations ont amené à considérer que les neutrinos avaient une masse non nulle, il existe des référentiels relativement auxquels un neutrino donné est immobile.

Maintenant, est-ce qu'un laboratoire sur Terre définit un référentiel tel qu'il sera aisé de trouver des neutrinos immobiles relativement à ce référentiel, c'est une autre histoire.

[viiksu]

Quid du neutrino stérile qui serait un candidat à matière noire?

[invite0bbe92c0]

Quid du neutrino stérile qui serait un candidat à matière noire?

Je crois que l'hypothèse est abandonnée, car il ne fait "pas le poids" (enfin ... la masse).

[viiksu]

Je crois que l'hypothèse est abandonnée, car il ne fait "pas le poids" (enfin ... la masse).

Merci, Le LHC n'est pas loin de sa puissance max même s'il vont augmenter encore la luminosité, inquiétant qu'ils ne trouvent rien. Il faudra peut-être s'orienter vers les rayons cosmiques qui sont plus énergétiques? J'ai cru comprendre qu'il y avait quelques pistes à ce niveau?

[Amanuensis]

Marrant la coutume sur ce forum de faire dévier les discussions vers le spéculatif et le sensationnel.

[Deedee81]

Tu veux dire qu'on peut théoriquement trouver des neutrinos immobiles ?

Immobile (ou persque) oui (sans utiliser la réponse bateau : dans le référentiel du neutrino ils sont immobiles ).
Mais trouver, non. Ils seraient inobservables (énergie tellement faible qu'ils seraient strictement incapable d'interagir avec la matière).

Merci, Le LHC n'est pas loin de sa puissance max même s'il vont augmenter encore la luminosité, inquiétant qu'ils ne trouvent rien. Il faudra peut-être s'orienter vers les rayons cosmiques qui sont plus énergétiques? J'ai cru comprendre qu'il y avait quelques pistes à ce niveau?

Dans le LHC aussi. Quelques cas restent à analyser, comme des anomalies bizarres pour le LHCb (anomalies actuellement à 4 sigma, ce qui est déjà bien).
Et une tonne de données à éplucher (il y a des petabytes de datas à chaque essai, donc on filtre en fonction de ce qu'on cherche. C'est plus facile d'observer sous le lampadaire Mais il y a encore beaucoup, vraiment beaucoup, à analyser avec peut-être des surprises).

Les rayons cosmiques ont un gros défaut : les très énergétiques sont rares et on n'a aucune maîtrise du où et du quand.

Je crois que l'hypothèse est abandonnée, car il ne fait "pas le poids" (enfin ... la masse).

Tu ne confonds pas avec les neutrinos normaux (qui ne pourraient au mieux expliquer que quelques pour cents de la masse manquante) ?
A ma connaissance, cette hypothèse est toujours ouverte.

[invite0bbe92c0]

Tu ne confonds pas avec les neutrinos normaux (qui ne pourraient au mieux expliquer que quelques pour cents de la masse manquante) ?
A ma connaissance, cette hypothèse est toujours ouverte.

En effet, je me suis complètement emmêlé les pinceaux. Ca m'apprendra à violer une règle que je me fixe habituellement, consistant à ne pas intervenir sur les sujets que je ne maîtrise pas.

[andretou]

Immobile (ou persque) oui (sans utiliser la réponse bateau : dans le référentiel du neutrino ils sont immobiles ).
Mais trouver, non. Ils seraient inobservables (énergie tellement faible qu'ils seraient strictement incapable d'interagir avec la matière).

Mais comment un neutrino peut-il être ralenti ? Quand les neutrinos sont émis lors d'une désintégration ils filent quasiment à la vitesse de la lumière, qu'est-ce qui peut les faire ralentir ?
Peuvent-ils être ralentis plus facilement que les photons ?