études des gravitons

[invite09c180f9]

Salut à tous,
je voudrais revenir sur une des attentes que l'on a pour "prouver" l'existence (à prendre avec modération!!!) d'Univers (de branes) parallèles!! Nous supposons donc (à travers la théories des Membranes ou Branes(reliée à la théorie des cordes)) qu'il y aurait des branes parallèles qui évolueraient proches les unes des autres en "oscillant"!! Lorsque 2 s'entrechoqueraient il y aurait création d'un BigBang générant de gigantesque ondes gravitationnelles!! Il serait donc envisageable de détecter ces résidus d'ondes pour envisager l'existence d'une telle théorie!! Pour celà les scientifiques chercheraient à étudier les gravitons diffusés!! Afin donc de les capturer pour les étudier ils se serviraient entre autres de gigantesques accélérateurs de particules (celui aux Etats-Unis et maintenant(pour 2007) celui à la frontière suisse)!! Lors du choc de 2 protons proches de la vitesse de la lumière c, il y aurait "désintégration" des particules et dégagement de gravitons qui s'échapperaient dans l'espace!! Le but des chercheurs serait donc de capturer ces fameux gravitons!!
J'aurais voulu savoir comment 2 protons pouvaient se percuter de plein fouet dans un accélérateur de particules sachant que leur trajectoire est imposée et bien encadrée et qu'ils vont donc tous dans le même sens!!
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[invite6f044255]

Salut,

sachant que leur trajectoire est imposée et bien encadrée et qu'ils vont donc tous dans le même sens!!

Ben, non, justement, tu peux faire deux faisceaux, un qui circule dans le sens trigo et l'autre horaire (pour des anneaux). Ce qui fait que tes protons vont bien se rencontrer de plein fouet.

[invite09c180f9]

Ok, merci!! Je m'en doutais un peu mais je n'étais sûr de rien, donc cette confirmation me conviens pleinement!!!

J'aurais aussi aimé avoir un avis sur la raison pour laquelle un tel choc entre protons (2 quark u(up) et 1 quark d(down)) génère des gravitons??!!! J'ai pensé à l'existence de la force gravitationnelle (ou autre), mais je ne suis pas sûr du tout!!

[Madarion]

De toute façons cette force qui attire, ne peut ètre créé que dans une réaction atomique intense. Donc pourquoi pas !

Mais le mot "génère" me gène. n'oubli pas que les noyaux éclatent plutot dans un accélérateur. Rien normalement ne peut ètre créé. Normalement !!! juste mise a nu. Je pense plutot a un équibre cassé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite72b32a1f]

Ben dis, t'es un vrai passioné de la théorie des cordes toi !
On se croirait en pleine SF ! Assez excitant, il est vrai.

J'ai lu sur le site de JPP...que les scientifiques n'avaient pas de modèle théorique du graviton(je déforme un peu peut etre, mais c'était le fond de sa pensée il me semble), alors c'est vrai ou pas ?

[Madarion]

A priori la découverte ou le soupçon d'un graviton est très ressent. Mais a mon avis il fau pas allé cherché bien loin, sa doit ressemblé a un photon. Et bien sur avec la dualité d'onde corpuscule bien attachée.

[invite09c180f9]

Il me semble effectivement que les scientifiques ne savent pas grand chose encore sur les gravitons, mais comme le souligne Madarion il ne font sans doute pas aller chercher bien loin??!!!
Sinon c'est vrai que la théorie des cordes est un schéma qui me plaît beaucoup, mais je suis quand bien même ouvert à toutes autres théories!!! Au fait que signifie SF ???

[invitebdaccd77]

C'est la première fois que j'entend dire que le LHC pourrait détecter des gravitons, j'avoue être un peu septique!

Mais le mot "génère" me gène. n'oubli pas que les noyaux éclatent plutot dans un accélérateur. Rien normalement ne peut ètre créé. Normalement !!! juste mise a nu. Je pense plutot a un équibre cassé.

C'est justement le propre des réactions à haute énergie. L'énergie se transforme en particules et on peut donc créer tous les particules dont la masse est plus faible que l'énergie disponible (il y a d'autres conditions...)
Pour les gravitions, je pense que les recherches vont plutôt en direction des ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles sont aux gravitions ce que les ondes électro-magnétiques sont aux photons. Pour plus de détaille il faut rechercher des choses sur VIRGO par exemple (expérience franco-italienne qui doit bientôt être opérationnelle). Il s'agit effectivement de rechercher les résidus des ondes gravirationnelles du au big bang. Mais je ne pense pas que les expériences actuelles soit assez sensible.

sa doit ressemblé a un photon

La force gravitationnel étant de portée infini, la masse du graviton doit être nulle comme pour le photon et de même il se déplace à la vitesse de la lumière. Le champs gravitationelle étant décrit par une matrice (4x4) le spin du graviton doit être 2 (celui du photon est 1 parce que le champs électro-magnétique est vectoriel)

Bon, je ne dois pas savoir grand chose de plus sur le sujet!

[mariposa]

Lorque 2 objets massifs tournent l'un autour de l'autre le système émet des ondes gravitationnelles. quand il y a un pulsar qui perd de l'énergie sa frequence de rotation diminue. Et observation et théorie concordent.

Remarque: cela prouve l'existence d'ondes gravitationnelles mais pas de graviton qui est la "version" quantifiée.

[invitebdaccd77]

Je ne connais aucune expérience qui tente de détecter des gravitons. Je ne vois d'ailleurs pas comment faire pour les détecter. Comme il sont associés à l'interaction gravitationnelle, les probabilités d'interaction (sections efficaces) doivent être extremement faible. Déjà que pour les neutrinos (interaction faible, mais pas si faible que ça) c'est coton, alors là !

[invite6f044255]

Je ne connais aucune expérience qui tente de détecter des gravitons.

Si, si ca existe!!
http://www.virgo.infn.it/

Virgo devrait detecter des ondes gravitationnelles, donc des gravitons. Puisque ces deux derniers ne sont que deux facons de concevoir les choses (onde-corpuscule).

[Coincoin]

Salut,
Mais ce n'est pas parce qu'on voit des ondes gravitationnelles qu'on montre l'existence des gravitons... Il y a un pas entre voir de la lumière et montrer l'existence des photons !

[Ekinoks2]

La force gravitationnel étant de portée infini, la masse du graviton doit être nulle comme pour le photon et de même il se déplace à la vitesse de la lumière.

He... est-tu sur que les photons on une masse nulle ?
Car, la lumière ce fait bien aspiré par les trous noirs, il faut donc que les photons est une masse non ?
par contre on peu constater que les gravitons eu ne se font pas attirer par les trous noirs, ils doivent effectivement avoir une masse nulle...

[deep_turtle]

Fais une recherche sur ce forum, cette question a été abordée 5243 fois...

Bande-annonce de ce que te révélera cette recherche : les photons ont une masse nulle et ça ne les empêche pas de subir l'attraction gravitationnelle...

[invite6f044255]

Mais ce n'est pas parce qu'on voit des ondes gravitationnelles qu'on montre l'existence des gravitons... Il y a un pas entre voir de la lumière et montrer l'existence des photons !

Hmmm, pas completement d'accord avec toi sur ce point la.
On sait que toute onde peut egalement vu etre de facon corpusculaire. On ne sait pas si ces ondes gravitationnelles existent mais, si on les detecte, il faudra bien leur attribuer leur boson vecteur, qui ne pourra etre autre que le graviton!!

Bien sur, c'est un peu different de detecter les gravitons un par un, comme on peut le faire avec les photons. Mais neanmoins, si je vois de la lumiere, je sais que je vois des photons.
ixi

[Coincoin]

Même si on est d'accord, je voudrais chipoter un peu : pour moi, mesurer des gravitons, c'est pouvoir convaincre quelqu'un de leur existence. Pour reprendre l'exemple de la lumière, si tu allumes ta lampe, certes tu sais qu'il t'arrive des photons, mais ce n'est pas simplement en allumant ta lampe que tu vas prouver au premier sceptique venu l'existence des photons... Donc moi, j'entends "mesure des gravitons" par "mesure des gravitons un par un". Hormis ce petit point d'interprétation, on est d'accord.

[invite6f044255]

Ok, Coincoin.

Je considere seulement l'aspect "on saura qu'ils existent" alors que toi, tu veux en plus "on les detecte individuellement".
Tu es en somme beaucoup plus exigent!!

Mais, si pour la majorite des gens, les detecter un par un est la seule facon de prouver de l'existence (tu sais St-Thomas....), pour la communaute scientifique, l'existence d'ondes gravitationnelles suffira a confirmer l'existence des gravitons. Et ca ferait en plus une jolie confirmation de beaucoup de travaux!!

[Coincoin]

C'est juste que j'ai en tête la découverte de la nature ondulatoire de la lumière précédant de beaucoup celle de la nature corpusculaire... Mais c'est vrai qu'entre-temps la MQ est passée, et que maintenant la dualité onde-corpuscule est bien mieux maîtrisée.
Avec les nouveaux instruments qui arrivent, les prochaines décennies de la physique seront sans doute passionnantes...

[Madarion]

... Avec les nouveaux instruments qui arrivent, les prochaines décennies de la physique seront sans doute passionnantes...

Très très intéressantes et surtout au niveau de la nature du temps.
C'est justement la dernière pierre qui va révéler le puzzle magnifique de l'univers et de la gravitation. Patience !

[mariposa]

Je reviens sur le couple onde gravitationnel/graviton.

1- L'existence des ondes gravitationnelles est prouvé (pulsars)
2- Les ondes gravitationnelles seront vraisemblablement détectées sur terre (Expérience Virgo, entre autres).
3- Avec l'expérience de MQ la logique algorithmique implique l'existence de gravitons en tant qu'excitations élémentaires (dans l'esprit des théoriciens des cordes cela ne fait aucun doutes).
4- j'imagine mal que l'on puisse un jour détecté un graviton: pourquoi?

Je propose une analogie entre graviton et phonon en physique du solide.

A- On fait un modèle d'interaction entre atomes qui apres changement de base décrit une famille d'oscillateurs harmoniques indépendants. Dans cette famille il y a la branche acoustique.

B- A ce niveau (npn quantique) une onde acoustique est une onde de déformation au même titre que une onde de gravitation est une déformation de l'espace temps. (au caractère tensoriel pres)

C- Apres quantification les excitations élémentaires d'un oscillateur harmonique sont des phonons. Un phonon est une quantité qui represente un quantum de déformation équivalent au quantum de déformation de l'espace que l'on appelle graviton.

D- Les manifestations des phonons dans un solide se "concrétisent" lorsqu'il y a des échanges d'énergie avec d'autres degrés de liberté. pat exemple un électron diffuse inélastiquement en émettant un phonon.

E- Le quantum minimal d'un graviton c'est l'energie de Planck, dans l'esprit des cordistes. Sous cet angle le champ gravitationnel est aujourdh'ui dans son état Fondamental, il ne peut donc pas avoir émission de gravitons!.

Un truc un peu fou serait de dire que la collision de 2 trous noirs se ferait avec émission de gravitons, mais là je dépasse mon niveau de compétences.

[invitebdaccd77]

Ekinoks2:
He... est-tu sur que les photons on une masse nulle ?
Car, la lumière ce fait bien aspiré par les trous noirs, il faut donc que les photons est une masse non ?

Ce n'est pas parce que les photons se font attirer par les trous noirs qu'ils ont une masse. C'est la déformation de l'espace-temps qui les dévie. Ils ont peut-être une masse non nulle mais alors elle est vraiment très très faible (quelqu'un a peut-être une idée de la limite expérimentale).

Ekinoks2:
par contre on peu constater que les gravitons eu ne se font pas attirer par les trous noirs, ils doivent effectivement avoir une masse nulle...

Comment constates-tu cela ?

[invitea0046ad4]

Je reviens sur le couple onde gravitationnel/graviton.

1- L'existence des ondes gravitationnelles est prouvé (pulsars)
2- Les ondes gravitationnelles seront vraisemblablement détectées sur terre (Expérience Virgo, entre autres).
3- Avec l'expérience de MQ la logique algorithmique implique l'existence de gravitons en tant qu'excitations élémentaires (dans l'esprit des théoriciens des cordes cela ne fait aucun doutes).
4- j'imagine mal que l'on puisse un jour détecté un graviton: pourquoi?
...
E- Le quantum minimal d'un graviton c'est l'energie de Planck, dans l'esprit des cordistes. Sous cet angle le champ gravitationnel est aujourdh'ui dans son état Fondamental, il ne peut donc pas avoir émission de gravitons!.
Un truc un peu fou serait de dire que la collision de 2 trous noirs se ferait avec émission de gravitons, mais là je dépasse mon niveau de compétences.

Hum. Ca sent la théorie non réfutable tout ça.
On démontre que ça existe, et juste après, on démontre aussi que c'est à jamais inobservable...

A titre informatif, on peut trouver dans le cours qui suit des calculs d'émission d'ondes gravitationnelles provoquées par la coalescence d'objects compacts (étoiles à neutrons, trous noirs...).
Ainsi qu'un chapitre sur les naines blanches, pour répondre à une question posée dans un autre fil.
http://luth2.obspm.fr/~luthier/gourgoulhon/dea.pdf

A+

[Ekinoks2]

DanielH > Les trous noirs exercent bien une forte attraction gravitationnelle non ? Dans ce cas, si se sont les gravitons qui apporte cette information, c'est bien qu'il arrive à s'échapper du trou noir et qu’il on donc une masse nulle... me tromperai je ?

[Madarion]

En partie, car il faut bien que ces gravitons sois frénés par quelque chose, vu qu'ils deviennent de moins en moins fort inversement proportionnelle a la distance du foyer de gravitation. Exactement comme le sons dans l'air.

Ou alors il ont une masse, et une vitesse qui décroit avec le temps ?

[mariposa]

Hum. Ca sent la théorie non réfutable tout ça.

c'est que tu as un mauvais odorat.

On démontre que ça existe, et juste après, on démontre aussi que c'est à jamais inobservable...

J'ai seulement dit que logiquement la cadre MQ accepte les gravitons. quand a l'onservation de ceux-ci c'est une autre affaire.

A titre informatif, on peut trouver dans le cours qui suit des calculs d'émission d'ondes gravitationnelles provoquées par la coalescence d'objects compacts (étoiles à neutrons, trous noirs...).
Ainsi qu'un chapitre sur les naines blanches, pour répondre à une question posée dans un autre fil.
http://luth2.obspm.fr/~luthier/gourgoulhon/dea.pdf
A+

Merci pour ce document qui est exaustif et tres bien fait.

Tu remarqueras au passage qu'il n'est question que d'ondes gravitationnelles et pas de gravitons. Ce qui me semble normal en relation avec ce que j'ai dit précedemment.

[invitea0046ad4]

c'est que tu as un mauvais odorat.

J'ai seulement dit que logiquement la cadre MQ accepte les gravitons. quand a l'onservation de ceux-ci c'est une autre affaire.

Oui, certes. Mais est-ce que la théorie n'accepte pas aussi des choses comme les tachyons, et autres particules bizarres qu'on s'empresse d'éliminer ? Mais bon, je n'insiste pas, je fais confiance aux spécialistes...

A+

[mariposa]

Oui, certes. Mais est-ce que la théorie n'accepte pas aussi des choses comme les tachyons, et autres particules bizarres qu'on s'empresse d'éliminer ? Mais bon, je n'insiste pas, je fais confiance aux spécialistes...
A+

Tant que l'on ne remet pas en cause la géométrie d'espace temps de minskowski, lorsque l'on trouve des tachyons on va chercher ailleurs.par exemple:

dans les théories des cordes bosoniques il y a des tachyons. on ajoute les fermions et hop les tachyons disparaissent et là on est content.

[Rincevent]

Lorque 2 objets massifs tournent l'un autour de l'autre le système émet des ondes gravitationnelles. quand il y a un pulsar qui perd de l'énergie sa frequence de rotation diminue. Et observation et théorie concordent.

juste une précision sur ce point : quand tu parles du ralentissement d'un pulsar (je comprends "isolé"), il ne s'agit pas d'émission de rayonnement gravitationnel mais électromagnétique lié au fait que le pulsar est un dipôle magnétique en rotation (avec axes magnétique et de rotation non-alignés).

2- Les ondes gravitationnelles seront vraisemblablement détectées sur terre (Expérience Virgo, entre autres).

ou têt dans l'espace : LISA http://cdfinfo.in2p3.fr/APC_CS/Experiences/LISA/

sur VIRGO : http://www.ego-gw.it/virgodescriptio...se/indice.html

sur les ondes gravitationnelles : http://www.futura-sciences.com/compr...ssier510-6.php

3- Avec l'expérience de MQ la logique algorithmique implique l'existence de gravitons en tant qu'excitations élémentaires (dans l'esprit des théoriciens des cordes cela ne fait aucun doutes).

pas besoin des cordes : suffit de supposer que le champ de gravitation est quantifié comme tout autre champ jusqu'à présent.

4- j'imagine mal que l'on puisse un jour détecté un graviton: pourquoi? Je propose une analogie entre graviton et phonon en physique du solide.

l'analogie marche pas complètement...

E- Le quantum minimal d'un graviton c'est l'energie de Planck, dans l'esprit des cordistes. Sous cet angle le champ gravitationnel est aujourdh'ui dans son état Fondamental, il ne peut donc pas avoir émission de gravitons!.

dans ton raisonnement le graviton a comme premier état excité un état avec la masse de Planck. C'est ce qui ressort en effet des théories de cordes et/ou avec dimensions supplémentaires compactifiées. Mais ce n'est vrai qu'en ce qui concerne les dégrés de liberté liés à ces dimensions compactifiées. Pour ce qui est des dimensions non-compactifiées, le champ de gravitation peut être sujet à des excitations de masses nulles et ou faibles. Qui sont les gravitons 4D ou bien même en plus de 4D, mais avec des dimensions compactifiées "grandes" (l'énergie de la première excitation est inversement proportionnelle au rayon de la dimension compactifiée). Chaque dimension de l'espace-temps correspond à un degré de liberté du "champ de gravitons" et ce nombre est donc au minimum de 2 (4 dimensions - des histoires d'invariance de jauge selon un principe similaire à celui qui fait que le photon n'a que 2 degrés de liberté bien qu'il soit vectoriel).

En fait, ce dont tu as parlé correspond à ce que l'on appelle usuellement "gravitons de Kaluza-Klein". Mais cela ne correspond pas à tous les gravitons.

Un truc un peu fou serait de dire que la collision de 2 trous noirs se ferait avec émission de gravitons, mais là je dépasse mon niveau de compétences.

cela se fait même avec l'émission d'une tonne de gravitons... une onde gravitationnelle est bel et bien un état "cohérent" de gravitons.

il faut bien que ces gravitons sois frénés par quelque chose, vu qu'ils deviennent de moins en moins fort inversement proportionnelle a la distance du foyer de gravitation.

les gravitons ne deviennent pas "moins forts" avec la distance. Simplement le flux total (=le nombre total de gravitons "reçus") diminue avec la distance.

Exactement comme le sons dans l'air.

oui, c'est le même principe : avec la distance l'énergie totale émise se répartie sur une surface de plus en plus grande et donc localement la force ressentie (proportionnelle au nombre de gravitons) diminue.

Ou alors il ont une masse, et une vitesse qui décroit avec le temps ?

perdu

[invitebdaccd77]

Ekinoks2:
Les trous noirs exercent bien une forte attraction gravitationnelle non ? Dans ce cas, si se sont les gravitons qui apporte cette information, c'est bien qu'il arrive à s'échapper du trou noir et qu’il on donc une masse nulle... me tromperai je ?

En te répondant, j'ai effectivement penser à ça. C'est assez troublant (pour un trou noir). Je pense qu'il y a confusion entre ondes gravitationelles et déformation de l'espace-temps. La question est de savoir si une onde gravitationelle peut s'échaper d'un trou noir.
De la même manière, un trou noir chargé électriquement possède-t'il un champs électrique. Je n'en sais rien. Quelqu'un a-t'il une idée ?

[Rincevent]

Chaque dimension de l'espace-temps correspond à un degré de liberté du "champ de gravitons" et ce nombre est donc au minimum de 2 (4 dimensions - des histoires d'invariance de jauge selon un principe similaire à celui qui fait que le photon n'a que 2 degrés de liberté bien qu'il soit vectoriel).

le nombre de degré de liberté interne du champ n'a rien à voir avec le nombre de dimensions spatiales, je sais pas ce qui m'a pris

le nombre de dimensions spatiales est ce qui compte pour voir dans combien de "canaux différents" une certaine quantité d'impulsion (pour ne pas dire "une certaine quantité de quantité de mouvement") va se répartir. Cela n'a strictement rien à voir avec la polarisation du champ, qui est ce qui correspond usuellement à la notion de degré de liberté pour le champ. Merci donc de ne pas prendre en compte cette malencontreuse précédente précision

En te répondant, j'ai effectivement penser à ça. C'est assez troublant (pour un trou noir). Je pense qu'il y a confusion entre ondes gravitationelles et déformation de l'espace-temps. La question est de savoir si une onde gravitationelle peut s'échaper d'un trou noir.

une onde gravitationnelle est un "objet" non-quantique qui ne peut donc pas s'échapper d'un trou noir. Mais un trou noir n'est réellement noir que si l'on néglige les effets quantiques. Donc pas de paradoxe : le graviton est un truc qui n'existe qu'avec une théorie quantique de la gravitation, dans laquelle un trou noir n'est pas exactement noir.

De la même manière, un trou noir chargé électriquement possède-t'il un champs électrique. Je n'en sais rien. Quelqu'un a-t'il une idée ?

il en possède un et cela n'a rien à voir avec les gravitons : le champ en question peut-être statique et est décrit parfaitement dans un cadre non-quantique. Cf les trous noirs de Reissner-Nordström (voir par exemple http://www.futura-sciences.com/compr...ssier510-5.php ou http://nrumiano.free.fr/Fetoiles/t_noirs.html)