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Fluctuation quantique du vide




  1. #1
    Sharp

    Fluctuation quantique du vide

    Bonjour,
    en lisant des articles et des livres sur la physique et l'astrophysique, j'ai remarqué que l'on parlait souvent d'un Univers qui serait né d'une fluctuation quantique du vide. Il me semble que ce concept est à rapprocher d'une brisure de symétrie. N'étant pas très familier (pour ne pas dire pas familier du tout) de ces deux choses, j'aimerais avoir une explication! Je voudrais tout simplement savoir ce qu'est une fluctuation quantique du vide (si c'est possible d'expliquer ça en termes de vulgarisation), et comment l'Univers a pu surgir de ceci? Par ailleurs, est-ce une hypothèse cohérente avec le Big-Bang?
    Enfin, une dernière chose m'intrigue: est-ce que l'hupothèse d'une fluctuation quantique deu vide ne suppose pas l'existence de l'espace avant le Big-Bang (ce qui est contradictoire me semble-t-til)?
    Merci d'avance.

    -----


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  3. #2
    roll

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Je vais tenter de te répondre:
    Je voudrais tout simplement savoir ce qu'est une fluctuation quantique du vide (si c'est possible d'expliquer ça en termes de vulgarisation)
    Ah,c' est difficile de vulgariser ça.Tu me dira si j' ai réussi:
    En mécanique quantique,il existe un principe fondamental:le principe d' incertitude. Celui-ci stipule qu' il est impossible d' effectuer des mesures précises à petite échelle. L' indétermination devient si grande sur des échelles extrèmement petites,que des fluctuations apparaissent:une particule peut surgir du vide alors qu' il n' y en avait pas avant.Dans un espace apparamment vide,Nous ne pouvons certifier qu' il n'y a aucune particule:c'est une mesure trop précise.Résultat,des particules apparaissent comme par "enchantement" sans que l' on puisse dire exactement combien.
    comment l'Univers a pu surgir de ceci?
    Une théorie dit qu' il existe un gigantesque "océan" d' espace-temps soummis à de grandes fluctuations quantiques (comme des vagues) et les grosses "vagues" donnent naissance à un nouvel univers.Mais on n' explique pas d' ou vient cet "océan"...

  4. #3
    Rincevent

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par Sharp
    est-ce que l'hypothèse d'une fluctuation quantique deu vide ne suppose pas l'existence de l'espace avant le Big-Bang (ce qui est contradictoire me semble-t-til)?
    ça contredit l'idée du BB uniquement si tu te places dans le cadre de la relativité générale. Dans celle-ci l'existence de l'espace-temps "avant" le BB n'a en effet aucun sens. Le scénario dont tu parles sort du cadre de la RG est entre dans celui des cosmologies quantiques où tu peux (par exemple) supposer que notre univers n'est qu'une tite partie d'un "super-univers" plus grand... mais faut bien comprendre que ce sont des théories différentes donc il est normale qu'elles se contredisent en partie...

    si tu veux lire des trucs sur tout ça, je te conseille ces dossiers qui répondront sûrement à certaines de tes questions :

    http://www.astrosurf.com/lombry/menu-cosmologie.htm


  5. #4
    Sharp

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    hum, il est interdit de donner son adresse sur le forum!
    Sinon, je n'ai pas MSN, mais on peut discuter ici tu sais...

    En mécanique quantique,il existe un principe fondamental:le principe d' incertitude. Celui-ci stipule qu' il est impossible d' effectuer des mesures précises à petite échelle. L' indétermination devient si grande sur des échelles extrèmement petites,que des fluctuations apparaissent:une particule peut surgir du vide alors qu' il n' y en avait pas avant.Dans un espace apparamment vide,Nous ne pouvons certifier qu' il n'y a aucune particule:c'est une mesure trop précise.Résultat,des particules apparaissent comme par "enchantement" sans que l' on puisse dire exactement combien.Une théorie dit qu' il existe un gigantesque "océan" d' espace-temps soummis à de grandes fluctuations quantiques (comme des vagues) et les grosses "vagues" donnent naissance à un nouvel univers.Mais on n' explique pas d' ou vient cet "océan"...
    Pour le principe d'incertitude, je savais déjà.
    Quelle est cette théorie? Dans cette théorie, l'Univers serait donc né d'une fluctuation à très grande échelle, si j'ai bien compris. Comment explique-t-on qu'il y ait pu avoir tout à coup une fluctuation de ce type?
    Une autre question (je semble peut-être mélanger un peu tout, mais c'est compliqué): est-ce que cette fluctuation quantique du vide est à associer à l'idée selon laquelle l'Univers serait né d'une brisure de symétrie entre la création de matière et d'antimatière (tout d'un coup, l'équilibre aurait été brisé, et il y aurait eu un surplus de matière)?

    Merci Rincevent pour le lien.

  6. #5
    roll

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Bonjour,
    Comment explique-t-on qu'il y ait pu avoir tout à coup une fluctuation de ce type?
    Il faut savoir que cette fluctuation n' est pas unique.Peut être y a-t il des milliards de fluctuations,avec chaque fois un autre Big Bang à la clé.En fait l' espace-temps ne peut pes rester tout à fait homogène.Evidemment,dans notre univers les fluctuations sont très petites.Mais ce n' est pas la même échelle (car pas le même espace).
    l'idée selon laquelle l'Univers serait né d'une brisure de symétrie entre la création de matière et d'antimatière (tout d'un coup, l'équilibre aurait été brisé, et il y aurait eu un surplus de matière)?
    Non.Au départ,il y avait autant de matière que d' antimatière.Mais ils ne se comportent pas de la même manière.Certaines expériences avec initiallement autant l' un que de l' autre montrent un déficit de l' antimatière au cours du temps (dans les accélérateurs à particules).

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Sharp

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    Citation Envoyé par roll
    Au départ,il y avait autant de matière que d' antimatière.Mais ils ne se comportent pas de la même manière.Certaines expériences avec initiallement autant l' un que de l' autre montrent un déficit de l' antimatière au cours du temps (dans les accélérateurs à particules).
    Tiens c'est étrange, alors matière et antimatière ne s'annihileraint pas parfaitement?

  9. #7
    roll

    Wink Re : Fluctuation quantique du vide


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  11. #8
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Eh si!
    Le problème de l'asymétrie matière/anti-matière vient en fait d'une production asymétrique de matière sur l'anti-matière.
    Lorsque deux anti particules se rencontrent elles s'annihilent bien.
    Tout les scénari pour expliquer cette asymétrie,ceux que je connais en tout cas, partent de particules lourdes qui se désintégrent mais selon des modes différents qui violent la symétrie matiére/anti matière.
    On parle beaucoup en fait de baryogénèse pour expliquer le fait qu'il avait une asymétrie entre la quantité de protons et d'anti protons (baryons) juste après le Big Bang.
    Les GUT proposent des bosons lourds se désintégrant de façons asymétriques en quarks et leptons vers 10-30 s aprés le Big Bang environ (aprés l'inflation).
    On a des mécanismes similaires avec des gaz de mini-trous noirs primordiaux.

  12. #9
    Urian

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par mtheory
    Eh si!
    Le problème de l'asymétrie matière/anti-matière vient en fait d'une production asymétrique de matière sur l'anti-matière.
    Lorsque deux anti particules se rencontrent elles s'annihilent bien.
    Tout les scénari pour expliquer cette asymétrie,ceux que je connais en tout cas, partent de particules lourdes qui se désintégrent mais selon des modes différents qui violent la symétrie matiére/anti matière.
    On parle beaucoup en fait de baryogénèse pour expliquer le fait qu'il avait une asymétrie entre la quantité de protons et d'anti protons (baryons) juste après le Big Bang.
    Les GUT proposent des bosons lourds se désintégrant de façons asymétriques en quarks et leptons vers 10-30 s aprés le Big Bang environ (aprés l'inflation).
    On a des mécanismes similaires avec des gaz de mini-trous noirs primordiaux.
    Oui mais apparement, la brisure de symetrie CP serait insuffisante pour rendre compte de la surabondance de matiere vs antimatiere
    du moins c'etait le cas il y a deux ans
    Dernière modification par Urian ; 07/11/2004 à 02h17.

  13. #10
    Urian

    Re : Fluctuation quantique du vide

    desole j ai repondu trop vite, je retire ce que j ai dit

  14. #11
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par Urian
    Oui mais apparement, la brisure de symetrie CP serait insuffisante pour rendre compte de la surabondance de matiere vs antimatiere
    En tant que telle c'est exact, il faut les trois conditions de Sakharov:
    -violation CP.
    -situation de non équilibre pour les réactions de production d'anti-matière.
    -violation de la conservation du nombre baryonique.

  15. #12
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par mtheory
    En tant que telle c'est exact, il faut les trois conditions de Sakharov:
    -violation CP.
    -situation de non équilibre pour les réactions de production d'anti-matière.
    -violation de la conservation du nombre baryonique.
    ZUT!je fatigue...c'est pour les réactions de production d'une asymétrie tout court!

  16. #13
    roll

    Wink Re : Fluctuation quantique du vide

    En effet,il y parfois violation de la symétrie CP ou CPT:
    http://tel.ccsd.cnrs.fr/documents/ar...l-00002645.pdf

  17. #14
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par roll
    En effet,il y parfois violation de la symétrie CP ou CPT:
    http://tel.ccsd.cnrs.fr/documents/ar...l-00002645.pdf
    En fait on cherche une violation CPT mais on ne l'a pas encore trouvé!

  18. #15
    humanino

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par mtheory
    En fait on cherche une violation CPT mais on ne l'a pas encore trouvé!
    Attend mais c'est quoi cette histoire !!!
    Non non, il veulent juste vérifier qu'elle est bien respectée
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  19. #16
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par humanino
    Attend mais c'est quoi cette histoire !!!
    Non non, il veulent juste vérifier qu'elle est bien respectée

    Les deux mon capitaine!

  20. #17
    humanino

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par roll
    En effet,il y parfois violation de la symétrie CP ou CPT:
    http://tel.ccsd.cnrs.fr/documents/ar...l-00002645.pdf
    C'est pourtant vrai que le discours est orienté "on ne l'a pas encore vu" :confused:
    Allez ! , CPT on l'aime bien quand même
    "Puisque toute ces choses nous depassent, feignons de les avoir organisees"

  21. #18
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par humanino
    C'est pourtant vrai que le discours est orienté "on ne l'a pas encore vu" :confused:
    Allez ! , CPT on l'aime bien quand même
    C'est vrai mais des violations de CPT sont des conséquences possibles de la LQG et bien sûr des cordes!

  22. #19
    Sharp

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    pourriez-vous expliciter les brisures de symétries CP et CPT, car je suis loin d'avoir le niveau pour connaître ça, et je ne comprends rien au pdf.

  23. #20
    roll

    Talking Re : Fluctuation quantique du vide


  24. #21
    Sharp

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    merci roll, je pensais que CPT signifiait des choses plus compiquées que charge, parité, temps!
    Il est trs intéressant d'ailleurs ce site. Au fait, quand est-ce que l'on voit les symétries (l'invariance par telle ou telle transformation, les symétries de jauge...)? Est-ce que ça ne se fait que lorque l'on aborde la physique quantique?

  25. #22
    roll

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Bonne question!Mais je pense que les physiciens s' interresaient aux symétries C,P et T bien avant la physique quantique...Celle ci a simplement montré que certaines symétries n' étaient pas toujours respectées (et il y a encore des recherches là dessus).Cela peut dépendre de la manière de faire des professeurs.Mais il me semble plus logique de l' aborder dans le cadre de la mécanique quantique.

  26. #23
    Sharp

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    c'est bizarre qu'on n'aborde pas du tout au lycée les lois de mécanique sous cet angle (l'invariance selon telle ou telle symétrie des lois de la mécanique). Au fait, est-ce que je confonds, ou est-ce bien Emily Noether (orthographe?) qui a démontré l'invariance des lois de la physique par ces symétries?

  27. #24
    roll

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut,
    c'est bizarre qu'on n'aborde pas du tout au lycée les lois de mécanique sous cet angle (l'invariance selon telle ou telle symétrie des lois de la mécanique).
    C'est une opinion...Mais je ne peux rien y faire!
    Au fait, est-ce que je confonds, ou est-ce bien Emily Noether (orthographe?) qui a démontré l'invariance des lois de la physique par ces symétries?
    Je n' en ai pas la moindre plus petite idée...

  28. #25
    Rincevent

    Re : Fluctuation quantique du vide

    salut,

    Citation Envoyé par Sharp
    Au fait, est-ce que je confonds, ou est-ce bien Emily Noether (orthographe?) qui a démontré l'invariance des lois de la physique par ces symétries?
    pas loin, mais pas tout à fait ça...

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Emmy_Noether

  29. #26
    JMB

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Il est difficile de fixer une origine à l'utilisation des symétries en physique. Un grand progrès a résulté du développement d'une théorie mathématique appelée "théorie des groupes", depuis le milieu du 19° siècle. En France, on peut citer Pasteur, Curie, et, en mathématiques E. Cartan. Il y en a eu beaucoup d'autres....

    Les fluctuations du vide sont appelées abusivement quantiques car elles ont été découvertes à la fin du 19° siècle, et évaluées par Nernst en 1916, bien avant qu'on parle de théorie quantique.

    Voici comment s'est introduite la théorie des fluctuations du vide:
    Les ondes émises par un oscillateur de Hertz ne sont que partiellement utilisées par l'antenne réceptrice. Il reste donc des ondes vagabondes...
    En théorie classique, une onde est absorbée si on génère et lui ajoute une onde dont les champs électrique et magnétique sont partout exactement opposés. Compte tenu de la faible dimension de la plupart des sources, et de leur distance, c'est physiquement impossible, il reste donc un champ qui loin des sources est stochastique et fournit un "bain thermodynamique" qui dispense la théorie classique d'avoir le postulat (ou la baguette magique) quantique "réduction du paquet d'onde"

  30. #27
    Gaétan

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Je ne comprend pas bien.
    Ca a vraiment un rapport avec la fluctuation quantique du vide ou il s'agit juste d'une explication à un éventuel bruit de fond "intrinsèque" (je sais que vous aimez bien ce mot ) ?

  31. #28
    Aonir

    Post Re : Fluctuation quantique du vide

    Slt !
    Ayant lu un article qqpart, il paraîtrait que le vide aurait une énergie de valeur 10infini dûe au fluctuations électromagnétiques < et quantiques ????? > à l'intérieur du vide.
    .....
    .....
    ,comme théorie...
    [ : c'était pas le sujet !!!!!!]

    Aonir
    "La bêtise humaine est la seule chose qui donne une idée de l'infini"
    Ernest Renan

  32. #29
    DonPanic

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Salut
    A partir du moment où une particule et son antiparticule sont identiques, n'y a-t-il pas nécessairement un deséquilibre matière-antimatière ?

  33. #30
    mtheory

    Re : Fluctuation quantique du vide

    Citation Envoyé par JMB
    .

    Voici comment s'est introduite la théorie des fluctuations du vide:
    Les ondes émises par un oscillateur de Hertz ne sont que partiellement utilisées par l'antenne réceptrice. Il reste donc des ondes vagabondes...
    En théorie classique, une onde est absorbée si on génère et lui ajoute une onde dont les champs électrique et magnétique sont partout exactement opposés. Compte tenu de la faible dimension de la plupart des sources, et de leur distance, c'est physiquement impossible, il reste donc un champ qui loin des sources est stochastique et fournit un "bain thermodynamique" qui dispense la théorie classique d'avoir le postulat (ou la baguette magique) quantique "réduction du paquet d'onde"
    Ben voyons!Et comme par hasard les fluctuations observées sont en accord PRECIS avec les calculs et prédictions de la mécanique quantique(=pas classique) et fond intervenir la constante de Planck!
    C'est tout de même tout aussi troublant de savoir que Nersnt a été un des premiers partisans de la théorie quantique justement parce qu'elle reproduisait l'énergie de point zéro dont il avait découvert la nécessité et qui restait un mystère dans la théorie classique.
    C'est lui qui a montré que l'expérience était en accord avec la loi de la chaleur spécifique des solides prédite par Einstein en appliquant la théorie des quanta.
    Enfin les fluctuations quantiques du vide ne sont pas uniquement électromagnétique, alors faire intervenir les oscillateurs de Hertz cela ne suffit pas.

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