fluide noir de masse négative pour expliquer la matière noire et l'énergie noire

[invite87b659e5]

Le physicien jamie farnes de l'université d'oxford propose un fluide noir de masse négative pour expliquer les effets de la matière noire et de l'energie noire.

extrait d'une présentation de son concept sur https://www.anguillesousroche.com/es...s-de-lunivers/


Les galaxies tournent plus vite qu’elles ne le devraient. L’espace s’étend alors qu’il ne devrait pas. Et tout cela commence à donner l’impression que nous allons toujours être dans le noir quand il s’agit des grandes questions de physique.

La solution d’un physicien réside dans un “fluide” hypothétique avec une masse négative. Non, un tel matériau n’a jamais été vu auparavant. Mais la chasse aux particules et aux énergies exotiques devient de plus en plus difficile de jour en jour, alors ça vaut la peine de garder nos options ouvertes.

Jamie Farnes de l’Université d’Oxford suggère de revenir à la théorie de la relativité générale d’Einstein – celle qui décrit la gravité en termes de géométrie espace-temps – et de l’ajuster un peu pour permettre à la matière ayant une masse négative de prendre naissance.


Il a publié un article sur astronomy and astrophysics:

https://www.aanda.org/articles/aa/ab...a32898-18.html

Le titre est: A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified ΛCDM framework

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[invite6486d7bd]

The model is a modified ΛCDM cosmology, and indicates that continuously-created negative masses can resemble the cosmological constant and can flatten the rotation curves of galaxies.
The model leads to a cyclic universe with a time-variable Hubble parameter, potentially providing compatibility with the current tension that is emerging in cosmological measurements.

Le "continuously-created" me parait correct (depuis le temps que je le dis ).

[yves95210]

Bonjour,

Avant de trop vous enthousiasmer, je vous suggère de lire ce post de blog de Sabine Hossenfelder :
No, negative masses have not revolutionized cosmology
(vous trouverez dans les commentaires un début de discussion entre J. Farnes et S.H.)

[invite6486d7bd]

Furthermore, while it is okay to introduce negative gravitational masses, it’s highly problematic to introduce negative inertial masses because this means the vacuum becomes unstable. If you do this, you can produce particle pairs from a net energy of zero in infinitely large amounts. This fits badly with our observations.

http://backreaction.blogspot.com/201...-have-not.html

"You can produce particle pairs from a net energy of zero in infinitely large amounts" = > Au contraire, ça colle bien avec l'observation que l'univers est rempli de particules, non ?
"The vacuum become unstable" = > Ca colle bien avec l'observation d'un Big Bang, non ?

Et puis il ne faut pas non plus oublier, à mon avis, que la masse n'est probablement qu'un concept déduit de l'observation, se basant sur une réalité physique sous-jacente plus fondamentale.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

"You can produce particle pairs from a net energy of zero in infinitely large amounts" = > Au contraire, ça colle bien avec l'observation que l'univers est rempli de particules, non ?

A raison de 10^-27 kg/m³, et encore moins si on parle uniquement des particules connues, il n'a l'air trop rempli (ça fait moins d'un proton par m³)... Et il l'est de moins en moins, car cette densité est inférieure d'un facteur 10⁹ à ce qu'elle était à l'époque du CMB.

"The vacuum become unstable" = > Ca colle bien avec l'observation d'un Big Bang, non ?

Parce que, à ton avis, on est en train de vivre l'inflation dans l'univers actuel ?

Il faudrait regarder de plus près la publication de Farnes pour voir comment il traite le problème, mais ce n'est pas à ma portée donc je me contente de lire les avis de personnes (beaucoup) plus compétentes que moi (et probablement que toi).
A part ça, même en supposant que son modèle soit cohérent, d'une part rien n'indique qu'il décrit la réalité mieux que le modèle LambdaCDM, et s'il la décrit c'est aussi à l'aide de composants non observés jusqu'à présent, et nécessitant également d'être "fine tuned".
Bref ça reste de la spéculation, intéressante si elle n'est pas fausse, mais pas étayée par des observations spécifiques. Et, pour reprendre la conclusion de S. Hossenfelder, "In summary, the solution proposed by Farnes creates more problems than it solves".

ça rejoint d'ailleurs l'avis d'un autre physicien (pas particulièrement partisan de la CDM) sur la publication de Farnes (réponse de S. McGaugh à une question postée sur son blog à propos de cette publication)

Certainly it would be nice to find a unified solution to the dark matter and dark energy problems. In this particular case, I am skeptical that his eq. 29 will give the right behavior. It is not the same as the known empirical relation between velocity/acceleration and the baryonic mass/distribution (the existence of which he appears to be unaware of). This could perhaps be made to match with fine-tuning, but then it’d be fine-tuned. The need for fine-tuning is apparent in his Fig. 2, where any number of things could happen. I’ll have to read it more closely to see if there is some deeper reason nature would pick out the right value, but offhand it looks like the same kind of fudge Einstein made when he introduced the cosmological constant in the first place. That only kept the universe static for a fine-tuned value of Lambda; it looks like you’ll need to do the same fine-tuning here to get a flat rotation curve and not a rising one.

Et puis il ne faut pas non plus oublier, à mon avis, que la masse n'est probablement qu'un concept déduit de l'observation, se basant sur une réalité physique sous-jacente plus fondamentale.

Comme tout concept physique, non ? Quand on aura observé des particules de masse négative (qu'il s'agisse de la masse gravitationnelle seule, ou de la masse gravitationnelle et de la masse inertielle), on en reparlera... Mais l'idée de masse inertielle négative (même si c'est pour sauver le principe d'équivalence qui serait remis en cause par l'existence d'une masse gravitationnelle négative) me semble tirée par les cheveux - puisqu'on en est ici à donner son avis...

[invite6486d7bd]

A raison de 10^-27 kg/m³, et encore moins si on parle uniquement des particules connues, il n'a l'air trop rempli (ça fait moins d'un proton par m³)... Et il l'est de moins en moins, car cette densité est inférieure d'un facteur 10⁹ à ce qu'elle était à l'époque du CMB.

C'est le petit mot qui change tout : You can.

Parce que, à ton avis, on est en train de vivre l'inflation dans l'univers actuel ?

L'expansion, oui, partout et à toute échelle, à mon avis (et selon celui de William Unruh).
Pour ce qui est de l'inflation, c'est plus compliqué à comprendre, mais je pense aussi qu'elle se produit aussi de la même manière, à la limite des zones de la causalité.

Comme tout concept physique, non ? Quand on aura observé des particules de masse négative (qu'il s'agisse de la masse gravitationnelle seule, ou de la masse gravitationnelle et de la masse inertielle), on en reparlera...

Exact, et on vient donc de l'observer si le modèle colle avec la réalité observationnelle (ce qui pour le moment dans le modèle jouet semble être le cas).

Une autre critique qu'on peut faire à l'argumentation de Sabine Hossenfelder c'est qu'elle dit en substance que le modèle avec masse négative est incompatible avec la physique des particules.
Certes, mais la relativité générale est déjà incompatible avec la physique des particules, sans même faire appel à la masse négative.

[yves95210]

Exact, et on vient donc de l'observer si le modèle colle avec la réalité observationnelle (ce qui pour le moment dans le modèle jouet semble être le cas).

Normal qu'un modèle fabriqué pour coller avec les observations colle avec les observations. Après tout c'est ce qui fait la force du modèle LambdaCDM - jusqu'à un certain point car il a bien du mal avec les courbes de rotation des galaxies (ou plus précisément, avec le fait que l'accélération radiale semble y être reliée par une loi universelle à la distribution de la masse de matière baryonique). Et justement, c'est un "détail" à côté duquel le modèle de Farnes semble passer - à en juger par le commentaire de S. McGaugh qui est plutôt un expert du domaine.
Si pour coller aux observations il a autant besoin de fine-tuning que la CDM (autrement dit s'il n'a aucun pouvoir prédictif en la matière), il n'apporte rien - en tout cas tant que l'existence de particules de masses gravitationnelle et inertielle négatives n'aura pas été démontré expérimentalement.
Je peux te citer au moins un autre exemple de modèle basé sur un type de particules (ou de champ) dont l'existence ne peut qu'être supposée (mais pas observée jusqu'à preuve du contraire) et qui reproduit les résultats du modèle LambdaCDM, voire fait mieux dans le domaine que j'évoquais ci-dessus. Il est ni plus ni moins plausible que celui de Farnes tant qu'on ne dispose pas d'observations permettant de discriminer ces modèles.
Bref c'est intéressant, mais il n'y a pas de quoi s'emballer. Et il faut au moins que Farnes soit capable de répondre aux critiques qui lui sont faites (pas par moi, bien sûr).

[invite6486d7bd]

Normal qu'un modèle fabriqué pour coller avec les observations colle avec les observations. Après tout c'est ce qui fait la force du modèle LambdaCDM - jusqu'à un certain point car il a bien du mal avec les courbes de rotation des galaxies (ou plus précisément, avec le fait que l'accélération radiale semble y être reliée par une loi universelle à la distribution de la masse de matière baryonique). Et justement, c'est un "détail" à côté duquel le modèle de Farnes semble passer - à en juger par le commentaire de S. McGaugh qui est plutôt un expert du domaine.

On est d'accord, et pour ma part et sans prétendre détenir le fin mot de l'histoire, je pense que pour ce qui concerne "la matière noire", il n'y a pas qu'une seule explication (mais une bonne partie de celle-ci est bien en rapport avec l'énergie noire comme semble le montrer le modèle jouet de J. Farnes).