Le Zero Absolu, implication dans l'univers

[invite4e4869c1]

ami lecteur bonjour,

je ne suis pas specialiste en cosmologie mais le zero absolu possede une caracteristique intriguante. Par ailleurs son existence n'est que rarement voire jamais mentionner dans les modeles de cosmologie.
Pourquoi ?
le zero absolu existait il dès le big bang ? Existait il avant, en supposant un univers commencant par le neant ? Et de nos jours, quel role possede t il dans l'univers mis à part que -273.15 degres ne serait pas à priori propice à un developpement atomique.

Merci
SEAFIRST 10/02/05
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[ananda]

Salut !

Je n'ai pas de réponse précise à ton sujet, mais je peux dire que le fait de se poser la question "est-ce que le zéro absolu existait AVANT le Big Bang" n'a pas lieu d'être, plus précisément, cette question n' a pas de sens. On passe dans le domaine de la métaphysique (ou de l'hypothèse speculative). Considère le Big Bang comme l'horizon de nos connaissances ; mieux : considère la THEORIE du Big Bang comme l'horizon de nos connaissances.

Voili voulu ciao

[deep_turtle]

On ne parle pas du zéro absolu en cosmologie parce qu'il n'y a pas de raison d'en parler : rien dans l'Univers n'est ni n'a été au zéro absolu.

le zero absolu existait il dès le big bang ?

C'est bizarre comme façon de poser la question . Le zéro absolu n'est pas un objet, quelque chose qui serait là ou pas. C'est une propriété que possède éventuellement un système. En l'occurence c'est une propriété que ne possède aucun système physique...

[Seb299792]

ami lecteur bonjour,
le zero absolu existait il dès le big bang ?

Et bien, il faut faire attention en ce posant les bonnes questions.
Tu parle du Zero absolu (=0°K = -273.15°C) comme de quelque chose qui a ou non une existance. Le zero absolu n'est pas. Le zero absolu, n'est qu'une mesure de l'agitation des particules. Certe une agitation particulière puisqu'il signifie l'absence d'agitation.

Bref, il ne faut pas confondre la mesure de quelque chose, d'un état avec l'existante d'une entité.

En vertu de sa définition, je peux répondre que la mesure du zéro absolu peut exister à partir du moment ou il y a eu des particules.

Existait il avant, en supposant un univers commencant par le neant ?

Pour cette question la réponse est donc simple. Neant -> Pas de particule -> Pas de mesure de température.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4e4869c1]

merci de m'avoir eclairer ma petite lanterne .

Si je comprends bien, c'est une valeur theorique sans realité physique : le zero absolu correspond à un etat d'agitation nulle de la part de particules.
Et dans cette optique, parler de 0 K ne veut rien dire dans un univers sans particule. Comment nous avons pu chiffrer (273) cet etat ?
Et peut on parler d'une temperature d'un vide ( tjs dans le cadre d'un big bang ) ? et si oui quelle serait sa valeur.
De nos jours, quelles sont les temperatures les plus froides qu'on ait mesuré dans l'univers.

Merci
SEAFIRST 10/02/05

[Gilgamesh]

merci de m'avoir eclairer ma petite lanterne .

Si je comprends bien, c'est une valeur theorique sans realité physique : le zero absolu correspond à un etat d'agitation nulle de la part de particules.
Et dans cette optique, parler de 0 K ne veut rien dire dans un univers sans particule.

-- 'zactement

Comment nous avons pu chiffrer (273) cet etat ?

De mémoire de mes cours de physique, on trouve ce nombre à l'aide de la loi des gaz parfait. Enfin, c'est une méthode possible.

PV = nRT

P la pression
V le volume
n le nb de moles de gaz
R la cte des gaz parfait (8 qqchose)
T la température *absolue* (en Kelvin)

P = nRT/V

V est constant (c'est ton réservoir, muni d'un manomètre). Tu le refroidit. Tu connais n le nb de moles de gae enfermée dedans. R tu l'as par la pente de la droite entre 2 points de température. Tu mesure la baisse de pression.

Tu obtient un droite P = f(T). L'endroit où P devient nul, c-a-f là où il coupe l'axe des ordonné te donnes le zero absolu.

Et peut on parler d'une temperature d'un vide ( tjs dans le cadre d'un big bang ) ? et si oui quelle serait sa valeur.

-- Non. Pas si c'est un vide absolu. Mais il ne l'est jamais completement. Concretement, en astrophysique, tu t'intéresses à des volumes qui se chiffrent en a.l. cube, en dizaine, centaine, millions, milliards d'al cube, même. Ces milieu sont ultra-vides, comparé même aux meilleurs vides de laboratoire. Mais pas absolument vide et intégré sur des volume gigantesque, ça finit par représenter quelques masses solaires, dizaine, millier, millions de masses solaires. On peut donc sans pb calculer l'énergie cinétique moyenne des particules qu'ils contiennent (définition d'une température).

Sinon, au plan théorique, tu as deux sortes de températures à prendre en compte : la température de la matière (Ec moyenne des atomes) et la température de rayonnement, qui est la température du corps qui a émis le rayonnement que tu mesures. Un corps emet dans une gamme de fréquence distribuée autours d'un pic de fréquence, mu = 3000/T (mu en micron, T en Kelvin). Par exemple le Soleil dont la surface est à 6000 K nous envoit un spectre de rayonnement dont le pic de fréquence est 0,5 microns : c'est pour ça que notre vision est adaptée à cette gamme de longueur d'onde centrée sur cette valeur (de 0,3 à 0,7).

Le corps le plus émissif de l'Univers, c'est le "fond du ciel" c'est à dire les contrées lointaines de l'Univers qui nous apparaissent telles qu'elles étaient quand il est devenu transparent et dont le rayonnement nous parvient seulement maintenant.

Le corps qui a émis ce rayonnement fossile est un plasma d'hydrogène à 3000 K. Le mu est donc de 1 micron (proche infra rouge). Mais ce rayonnement a été étiré (un peu comme les spire d'un ressort que tu tends excessivement) par l'expansion de l'univers et nous parvient à une longueur d'onde × 1000 (son redshift z = 1000). La température correspondante est donc 1000 fois moins élevée et on dit donc que la température du rayonnement primordial est de 3 K.

2,73K pour être précis. Quand on parle de température de l'UNivers, c'est celle là qu'on donne. Mais c'est une température de rayonnement.

De nos jours, quelles sont les temperatures les plus froides qu'on ait mesuré dans l'univers.

Merci
SEAFIRST 10/02/05

-- Dans le monde naturel, tu ne descends pas en dessous de 3K. Un corps plus froid se ferait réchauffer par le rayonnement primordial. En général, le vide est plutot remplit de plasma brûlants avec des température typique qui se mesure en dizaine de milliers voire en millions de K. Bien sûr, les densité sont tellement ridicules que ça ne représenterait aucun danger pour l'aventurier du ciel qui s'y risquerait (les sortie de cosmonautes en témoignent) puisque le transfert d'énergie d'un plasma aussi raréfié à un corps dense est infime.

Il y a quand même des havres réfrigérés dans l'univers, situés dans les zones dense et poussiereuses des galaxies. Dense, entendons nous, ça veux dire, genre 10 000 atomes par cm3 (les meilleurs vides de labo doivent être 1000 fois plus denses). A ces densités modestes, les chocs entre atomes sont assez fréquents pour que le gaz rayonne et perde ses calories. On arrive alors à des température de l'ordre de 10 K. On peut considérer pratiquement que ce sont les coins les plus froids de l'Univers.


Sinon, les record de température sont obtenu en labo. Je pense qu'on doit descendre aujourd'hui en dessous du dizième du nanokelvin (dix milliards de fois plus froid que l'Univers).

a+

[inviteba0a4d6e]

De nos jours, quelles sont les temperatures les plus froides qu'on ait mesuré dans l'univers.

La température admise dans le fond diffus cosmologique (rayonnement fossile) atteint 2,726K, le fameux 3K (-270,15 ° c) ou 3° celsius au dessus du 0 absolu, et on retrouve ce rayonnement partout dans l'Univers, où que l'on pointe nos radiotélescopes... Et c'est la température la plus basse pour l'instant dans l'Univers (hormis les objets exotiques comme les trous noirs dont certaines particularités les feraient rayonner à une t° plus basse que 3K)...

La température la plus basse qu'on ait pu atteindre sur Terre est de quelques millionièmes voire milliardièmes de degrés au dessus du 0 absolu (0,000 000 ... 1K) grâce à des lasers par exemple (ralentir l'agitation atomique à son maximum, donc la température du système).

Mais ce n'est pas encore 0K, et pour y parvenir, c'est la croix la bannière (le parviendra-on un jour ?)... A prori "jamais" (comme connaître à la fois la position et la vitesse d'une particule quantique) car le simple fait de tenter de mesurer la température du système refroidi va le réchauffer un chouia et il sera tout de même légèrement plus chaud que 0K...

[inviteec3fafed]

La température la plus basse mesurée dans l'univers est (je crois) celle du vide. Elle est (je crois toujours) de 2.73K ce qui correspond à la chaleure résiduelle issue du big bang (l'univers s'étandant, la température moyenne diminue). Le 0 K est un résultat théorique et n'est pas issu d'une mesure. De plus je me permet de préciser que même au 0 K tout n'est pas exactement figé, en effet les atomes possède encore un mode de vibration qui ne peut être nul quelque soit les conditions (ça c'est la physique quantique qui le dit...).
Sinon en effet comme l'on très bien dit les autres, la physique et donc toutes les grandeurs comme la température n'existe qu'une fois que l'univers est crée. Rappelons également que la théorie du big bang ne commence qu'au temps de plank (10-34s je crois)... C'est pour l'instant la limite infranchissable avec les théories actuelles admises... C'est ce qu'on nomme le mur de plank.
Si j'ai dit des conneries merci de me corriger!

[inviteba0a4d6e]

Le 0 K est un résultat théorique et n'est pas issu d'une mesure. De plus je me permet de préciser que même au 0 K tout n'est pas exactement figé, en effet les atomes possède encore un mode de vibration qui ne peut être nul quelque soit les conditions (ça c'est la physique quantique qui le dit...).

Et qu'en est-il du fameux "super-atome" prévu par Einstein (bon, c'était pas le meilleur ami de la PQ...) ou du condensat Bose-Einstein ?

[BioBen]

La température la plus basse mesurée

Non, on descend beaucoup plus bas en laboratoire.

temps de plank (10-34s je crois)...

5.391 21(40) × 10-44 s (tu confonds avec la constante de Planck h)

a+
ben

[inviteec3fafed]

Merci bioben pour ces corrections. Pour la mesure de température, j'ai mis un peu de temps a écrire mon précédent message rattant ainsi les 2 méssages précédents forts interressants.

Et qu'en est-il du fameux "super-atome" prévu par Einstein (bon, c'était pas le meilleur ami de la PQ...) ou du condensat Bose-Einstein ?

Ben la je suis largué je vois pas de quoi tu parles. Par contre il ne faut pas oublié que einstein a joué un grand role dans la physique quantique. Il a été le 1er a réellement expliqué les résultats de plank qui n'a pas vu directement toutes les conséquences de ses travaux. Par exemple, Il a quand meme expliqué l'effet photoélectrique, et ca c'est pas de la phys classique.
NB : Je suis pas un pro en physique juste un amateur, moi mon dada c'est plus la chimie, mais le super-atome je connais pas!

[Seb299792]

On ne parle pas du zéro absolu en cosmologie parce qu'il n'y a pas de raison d'en parler : rien dans l'Univers n'est ni n'a été au zéro absolu.


C'est bizarre comme façon de poser la question . Le zéro absolu n'est pas un objet, quelque chose qui serait là ou pas. C'est une propriété que possède éventuellement un système. En l'occurence c'est une propriété que ne possède aucun système physique...

Nos réflexions ce sont croisés

[BioBen]

Juste pour approfondire un peu :

Un condensat de Bose-Einstein est un superfluide en phase gazeuse formé d' atomes refroidis à des températures proches du zéro absolu . Un tel condensat fut produit par Eric Cornell and Carl Wieman en 1995, utilisant un gaz d'atomes de rubidium refroidis à un vingt milliardième de Kelvin. Sous ces conditions, la plupart des atomes se positionnent dans le même état quantique, donnant alors un superfluide.

Ceci est possible car des bosons identiques, n'étant pas soumis au principe d'exclusion de Pauli, peuvent se trouver en même temps dans le même état en nombre illimité.

C'est loin des 2.73K

[inviteba0a4d6e]

Juste pour approfondire un peu :

C'est loin des 2.73K

Sans nul doute... Mais existe-t-il une activité ou agitation atomique à ces niveaux thermiques ? Et à 0 K, y en aurait-il ?

Je sais que ce condensat est un des procédés permettant d'établir des ordinateurs quantiques (basés sur les qbits, soumis à des intéractions entre des atomes dans un même état quantique)...

[invite95062cef]

si vous me permettez d'intervenir je voulais m'eclaircir sur une petite chose pourquoi on l' a appelez le zero abslolu avec exactement un (-273) ? et SI vous dites qu'on peut pas l'atteindre comment le prouver ? y'aura t-il peut etre une valeur moins petite que (-273)?ET ENFIN QU'arrivera t-il au monde ou au univers si on arrive a l'atteindre?
MERCI BEAUCOUP

[invite7af3fa3c]

si vous me permettez d'intervenir je voulais m'eclaircir sur une petite chose pourquoi on l' a appelez le zero abslolu avec exactement un (-273) ? et SI vous dites qu'on peut pas l'atteindre comment le prouver ? y'aura t-il peut etre une valeur moins petite que (-273)?ET ENFIN QU'arrivera t-il au monde ou au univers si on arrive a l'atteindre?
MERCI BEAUCOUP

Gilgamesh a répondu à tes questions, dans son post datant du 10/02/2005, 14h00.

[Gilgamesh]

avec exactement un (-273) ?

Précisons : le zero absolu vaut par convention -273,15°C

a+

[invitecc93ff65]

On ne peut pas atteindre le zéro absolu, on ne peut que l'approcher. Il n'a jamais été atteint et ne le sera jamais. Quand tu atteint le zéro absolu, il n'y a plus de mouvement moléculaire et donc plus de vie.

[Gilgamesh]

Quand tu atteint le zéro absolu, il n'y a plus de mouvement moléculaire et donc plus de vie.

Ça n'a rien à voir avec la biologie, ceci dit.

a+

[Mailou75]

Salut,

C'est quoi alors exactement ?
L'absence totale d'emission de chaleur, corps (noir?) à O°K ?
Un objet qui ne recevrait ni n'émettrait aucune onde ? Si on y réfléchi c'est absurde, pour qu'il ne recoive aucune onde c'est que son environnement est aussi à 0°K, etc ... un objet à zero n'existe que dans un univers à zero ... bref c'est de la phylo
Un objet isolé de l'espace est (non loin de nous) à une température minimale de 2,7°K (?), mais peut-on dire qu'en l'absence d'objet (recepteur/transmetteur) le vide est à 0°K ? En gros parler de la température du vide a-t-il un sens en dehors de la présence d'objets, les ondes qui le traversent sont elles la "température" d'un point de l'espace?

Merci
Mailou

[Oroche]

Question peut-être naïve, mais puisque la température correspond à l'agitation moléculaire, il doit forcément exister une température théorique maximum, non?
Cela correspondrait à l'état d'un corps ou d'un système où tous les atomes le composant se retrouveraient dans un état excité.

Peut-on chiffrer cette température théorique maximum comme on l'a fait pour son opposé, le zéro absolu?

[celegorm]

oui, la température maxi s'appelle température de Planck et elle est égale à 1.416x10^32 K (source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C3%A9rature_de_Planck )

[Carcharodon]

Salut a tous,

Juste pour mentionner, a propos du froid, que nous, les humains, réussissons a faire mieux que l'Univers.
Tout baignant dans le CMB, rien ne descend en dessous des 3K, seul l'homme est capable d'aller en dessous.
C'est l'unique domaine de performance ou on fait mieux que le cosmos.

hmmm tout bien considéré, peut-être que la Z-R machine fait mieux aussi, a l'extrême opposé, mais je pense que l'univers a des évènements qui peuvent aller encore au delà de la température obtenue par la Z-R machine.
Genre de la matière qui tombe dans un trou noir, ou bien les jets bipolaires de ceux-ci.
Sans compter les début de l'univers juste après la singularité initiale.
Une petite confirmation, svp ?
tankiouverimuch !

Ça n'empêche pas qu'on a quand même le record de l'univers (de l'univers connu, peut-être des E.T. lointains sont-ils descendus encore au dessous !) en matière de froid.
Mais sinon, l'univers n'a jamais fait aussi bien !
Moij'dis : on est trop fort !

[Andrei2010]

Objection, votre honneur !

peut-être que la Z-R machine fait mieux aussi, a l'extrême opposé, mais je pense que l'univers a des évènements qui peuvent aller encore au delà de la température obtenue par la Z-R machine.
Genre de la matière qui tombe dans un trou noir, ou bien les jets bipolaires de ceux-ci.

(...)

Sans compter les début de l'univers juste après la singularité initiale.
Une petite confirmation, svp ?

Cette question a été déjà évoquée précédemment sur le fil. Mais, comment mesurer la température exacte tout près d'un trou noir? Vaste programme, comme qui dirait.
En attendant, je prône l'humilité et la prudence, qui consistent à dire "P'têt' b'en qu'y pèle davantage près des trous noirs, p'têt' b'en qu'il a pelé plus grave sur le Mur de Plank, que dans nôt'Z-R Machin Chouette".
Bon, je dis ça, je dis rien...

Ça n'empêche pas qu'on a quand même le record de l'univers (de l'univers connu, peut-être des E.T. lointains sont-ils descendus encore au dessous !) en matière de froid.
Mais sinon, l'univers n'a jamais fait aussi bien !
Moij'dis : on est trop fort !

Ben moij'r'dis ce que j'ai dit plus haut...

Mon second prénom est Modeste, et mon nom de famille est Prudent

[Carcharodon]

Ha Andrei2010, l'histoire du record de froid, c'est pas une hypothèse, c'est un fait scientifique : rien dans l'univers, à part une intelligence qui créé un dispositif particulier, ne peut descendre aussi bas qu'on l'a fait.
Le chaud, ça peut se discuter, le froid, non.

[Deedee81]

Salut,

Pour le chaud on n'est pas les champions. Il existe des phénomènes ultraviolents dans l'univers bien plus chauds que ce qu'on sait produire sur Terre (explosion d'une supernovae par exemple, même la température d'une étoile à neutron ou d'une naine blanche est énorme). Même pour la température effective correspondant aux chocs dans le HC il y a mieux (certains rayons cosmiques sont bien plus énergétiques).

Pour le froid, je confirme tout à fait les propos de Carcha. Dans l'univers, la température ne descend pas en-dessous de 2.7 K (rayonnement fossile, comme signalé aussi par Carcha). Pour aller plus bas, un refroidissement par simple isolement/rayonnement ne suffit donc pas et il faut des dispositifs plus sophistiqués. Je subodore que de temps en temps (turbulence et choc dans des nuages moléculaires très froids) il peut arriver qu'il y ait détente et une baisse légèrement en dessous de 2.7 K. Mais ce genre de processus ne saurait atteindre les records de microkelvins réalisés sur Terre.

Pour cegelorm et précédents, la température maximale, ce n'est pas prouvé (ni qu'elle existe, ni qu'elle soit égale à la température de Planck) bien que cela me semble assez plausible.

[Carcharodon]

Salut,

Pour le chaud on n'est pas les champions. Il existe des phénomènes ultraviolents dans l'univers bien plus chauds que ce qu'on sait produire sur Terre (explosion d'une supernovae par exemple, même la température d'une étoile à neutron ou d'une naine blanche est énorme). Même pour la température effective correspondant aux chocs dans le HC il y a mieux (certains rayons cosmiques sont bien plus énergétiques).

Je me doutais bien, quoique la Z machine atteint quand même les 2 milliards de degrés (depuis 2006).
2 GK, c'est tout simplement monstrueux quand même.
Il me semble, mais ça demande confirmation, que ce qui serait le plus chaud de ce que l'on connait serait la transformation de matière en énergie dans le disque d’accrétion d'un TN qui volerait de la matière a une étoile proche (donc avec un disque contenant énormément de matière, donc des densités infernales a l'approche de l'horizon).
Le taux de transformation est faramineux il me semble, la température doit l'être aussi, non ?
Je penserait que ces phénomènes seraient plus chaud encore que ce qui se passe dans l'explosion d'une supernova, mais j'ai pas assez de billes pour l'affirmer.

[Deedee81]

Salut,

2 GK, c'est tout simplement monstrueux quand même.

Je te l'accorde !

Il me semble, mais ça demande confirmation, que ce qui serait le plus chaud de ce que l'on connait serait la transformation de matière en énergie dans le disque d’accrétion d'un TN qui volerait de la matière a une étoile proche (donc avec un disque contenant énormément de matière, donc des densités infernales a l'approche de l'horizon).
Le taux de transformation est faramineux il me semble, la température doit l'être aussi, non ?

Ah oui, je ne pensais pas à ce cas. Je ne connais pas les chiffres mais vu les émissions gamma ça doit être chaud bouillant.

Je penserait que ces phénomènes seraient plus chaud encore que ce qui se passe dans l'explosion d'une supernova, mais j'ai pas assez de billes pour l'affirmer.

Moi non plus.

J'espère que Gilga passera par là

[Castitatis]

Apparemment une équipe a réussi a aller en dessous du zéro absolu :
http://www.newscientist.com/article/...lute-zero.html

Maintenant j'ai pas assez de connaissance en physique statistique pour juger du travail

[Amanuensis]

La notion de température thermodynamique négative n'a rien de neuf. Cela signifie que l'ajout d'énergie diminue l'entropie, cela réfère à un effet à la marge, difficilement comparable avec le zéro absolu.