Gravitation Quantique
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Gravitation Quantique



  1. #1
    Gabriel

    Arrow Gravitation Quantique


    ------

    La physique classique du 19ème siècle prédisait que le corps noir devait émettre à toutes les fréquences, y compris les très hautes fréquences, jusqu'aux fréquences infinies.
    Autrement dit, se chauffer le soir au coin du feu, était très dangereux, car les bûches de bois enflammées auraient dû émettre des ultra-violets, des rayons X et des rayons gamma !
    Ce problème de la "catastrophe ultra-violette" a été résolu en 1900 par Max PLANCK qui fit disparaître les quantité infinies en définissant les quanta.
    L'énergie est émise et absorbée par les corps, par petits paquets : les quanta d'énergie.

    Au 20 ième siècle la relativité générale d'Albert EINSTEIN prédit que les étoiles de plus de 5 masses solaires, s'effondrent en un trou noir, et que ce trou noir s'effondre en une singularité de densité infinie.
    De même, l'univers aurait émergé d'un big bang de densité infinie.

    L'apparition de densité infinies est le signe que la relativité générale est en défaut.
    En outre, elle n'intègre pas la mécanique quantique.

    La théorie de la gravitation quantique fait disparaître ces densités infinies et réconcilie la relativité générale avec la mécanique quantique, en postulant que l'espace et le temps sont quantifiés.

    Rappel de quelques définitions :
    Longueur de planck : Lp = 1,616 x 10**-35 m
    Temps de planck : Tp = 5,391 x 10**-44 s
    Masse de planck : Mp = 2,177 x 10**-8 kg
    Vitesse de la lumière dans le vide : c = 299.792.458 m/s
    Volume de planck : Vp = Lp**3 = 2,7 x 10**-104 m**3
    Densité de planck : dp = Mp/Vp = 4,7 x 10**96 kg/m**3

    La Densité de planck, dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3 est la plus grande densité pouvant exister dans la nature.

    Il n'y a pas de densité infinie.

    Exemple : prenons une étoile de 5 masse solaire.
    Sa densité est d'environ 1 kg/m**3
    Son rayon est d'environ 1.200.000 km
    En fin de vie, elle s'effondre en devenant une étoile à neutrons, de densité = 10**18 kg/m**3
    Puis elle continue à s'effondrer et devient un trou noir dont le rayon de schwarzwild est égal à 8 km.
    Rayon de schwarzwild d'un trou noir de masse M : Rsch = 2GM/c**2 où G=constante de gravitation de newton
    G= 6,672 x 10**-11 N.m**2 / kg**2
    Après avoir dépassé le rayon de schwarzwild , cette étoile continue à s'effondrer jusqu'à devenir une "étoile de planck" de densité égale à la densité de planck : dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3
    Son rayon Rp se déduit de son volume : Rp = (3V/4pi)**1/3
    Rp = 6,33 x 10**-23 m

    L'étoile de planck est très instable. A peine formée, elle explose.
    En effet, les trous noirs s'évaporent selon le rayonnement de Hawking.
    Plus le trou noir est petit, plus il s'évapore rapidement.
    Le plus petit trou noir pouvant exister dans l'univers a une masse égale à la masse de planck : Mp = 2,177 x 10**-8 kg
    Il s'évapore en un temps de planck : Tp = 5,391 x 10**-44 s
    Autrement dit, il explose violemment.
    Donc, notre étoile de planck qui est constituée d'un amas de masses de planck, fortement comprimées avec une densité dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3 , explose violemment.
    Mais les morceaux de l'explosion ne peuvent pas franchir le rayon de schwarzwild. C'est la définition d'un trou noir.
    Les morceaux de l'explosion, convergent alors vers le centre du trou noir, jusqu'à reformer une étoile de planck de densité dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3.
    Et ainsi de suite : explosions jusqu'au rayon de schwarzwild, contractions jusqu'à l'état d'étoile de planck.
    Cette série d'explosions et de contractions, émet une énorme quantité d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles, qui peuvent franchir le rayon de schwarzwild et diffuser dans tout l'univers.
    Donc, les trous noirs doivent avoir une vie brève et émettre un train d'ondes gravitationnelles décroissant.
    C'est une prédiction de la gravitation quantique.

    En outre, la gravitation quantique utilise la géométrie non-commutative d'Alain CONNES pour décrire l'univers.
    En effet, l'univers obéit à la mécanique quantique qui est non-commutative, donc l'univers doit être décrit en utilisant la géométrie non-commutative d'Alain CONNES.

    -----

  2. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Gravitation Quantique

    Salut,

    Tout ce rappel/synthèse est sympatique (et c'est un sujet qui m'intéresse beaucoup).

    Mais quelle est la question ? Ou le débat que tu souhaites lancer ?
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

  3. #3
    Gabriel

    Re : Gravitation Quantique

    J'ai extrapolé des articles de vulgarisation sur la gravitation quantique, afin de mettre un peu de piment.
    Merci d'avance d'exprimer ce que vous en pensez.

  4. #4
    Gloubiscrapule

    Re : Gravitation Quantique

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    L'étoile de planck est très instable. A peine formée, elle explose.
    En effet, les trous noirs s'évaporent selon le rayonnement de Hawking.
    Plus le trou noir est petit, plus il s'évapore rapidement.
    Le plus petit trou noir pouvant exister dans l'univers a une masse égale à la masse de planck : Mp = 2,177 x 10**-8 kg
    Il s'évapore en un temps de planck : Tp = 5,391 x 10**-44 s
    Autrement dit, il explose violemment.
    Donc, notre étoile de planck qui est constituée d'un amas de masses de planck, fortement comprimées avec une densité dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3 , explose violemment.
    Mais les morceaux de l'explosion ne peuvent pas franchir le rayon de schwarzwild. C'est la définition d'un trou noir.
    Les morceaux de l'explosion, convergent alors vers le centre du trou noir, jusqu'à reformer une étoile de planck de densité dp = 4,7 x 10**96 kg/m**3.
    Et ainsi de suite : explosions jusqu'au rayon de schwarzwild, contractions jusqu'à l'état d'étoile de planck.
    Un trou de la masse de Planck s'évapore en un temps de Planck, mais pas un trou noir de plusieurs masse solaire, lui il lui faut un temps 1057 fois plus grand que l'age de l'univers!!

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Cette série d'explosions et de contractions, émet une énorme quantité d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles, qui peuvent franchir le rayon de schwarzwild et diffuser dans tout l'univers.
    Et pourquoi les ondes grav peuvent sortir du rayon de Schwarzschild??


    Tu utilises la quantification de la gravitation quantique à boucles (mais pas des cordes), et après tu parles de la géométrie non commutative d'Alain Connes, quel est le rapport?
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Gabriel

    Re : Gravitation Quantique

    Pourquoi les ondes gravitationelles peuvent-elles passer le rayon schwarzwild ?

    Je ne sais pas...
    Je sais que si le soleil devenait brusquement un trou noir, la terre et les autres planètes du système solaire continueraient à tourner sur leurs orbites. Donc le champ gravitationnel des trous noirs passent le rayon de schwarzwild et s'étend jusqu'aux limites de l'univers...

    Quel est le rapport entre la gravitation quantique à boucles et la géométrie non commutative ?

    D'après un article de vulgarisation écrit par Alain CONNES spécialiste mondial de la géométrie non commutative, celle-ci décrit parfaitement le monde quantique qui est non-commutatif.

    Par ailleurs, je corrige une grosse erreur dans mon texte : la densité du soleil n'est pas de 1kg/m**3 mais 1.408 kg/m**3
    L'étoile initiale de 5 masses solaires a une densité de 1,408 x 10**3 kg/m**3

    En outre, je modère une phrase de mon texte : les trous noirs s'évaporent plus rapidement qu'avec le seul rayonnement de hawking, du fait de l'énorme quantité d'ondes gravitationnelles émises, mais resterait à calculer exactement quelle masse représente cette énergie d'ondes gravitationnelles (E=M.c**2).

  7. #6
    hlbnet

    Re : Gravitation Quantique

    Je n'y connais pas grand chose, mais jusqu'à présent, je n'ai jamais entendu parler d'étoile de planck. Ma référence, j'ai nommé Wikipedia, ne connait pas non plus.

    Y a t-il des physiciens mieux informés que moi et wikipedia qui pourraient nous dire ce que c'est que cette étoile de planck ?

  8. #7
    Gloubiscrapule

    Re : Gravitation Quantique

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Pourquoi les ondes gravitationelles peuvent-elles passer le rayon schwarzwild ?

    Je ne sais pas...
    Je sais que si le soleil devenait brusquement un trou noir, la terre et les autres planètes du système solaire continueraient à tourner sur leurs orbites. Donc le champ gravitationnel des trous noirs passent le rayon de schwarzwild et s'étend jusqu'aux limites de l'univers...
    En gravitation quantique, justement en quantifiant on fait apparaitre le graviton (porteur de l'onde gravitationnelle) qui justement a une masse nulle (du genre lumière en relativité générale, comme le photon) et donc est lui aussi piégé par le trou noir à l'intérieur du rayon de Schwarzschild comme le photon!!

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Quel est le rapport entre la gravitation quantique à boucles et la géométrie non commutative ?

    D'après un article de vulgarisation écrit par Alain CONNES spécialiste mondial de la géométrie non commutative, celle-ci décrit parfaitement le monde quantique qui est non-commutatif.
    Oui mais la géométrie non-commutative et la gravitation quantique à boucles sont 2 approches différentes de gravitation quantique (avec aussi la théorie des cordes) il me semble...
    Quand le sage montre la lune, l'imbécile regarde le doigt...

  9. #8
    Gabriel

    Re : Gravitation Quantique

    Groupiscaprule : En gravitation quantique, justement en quantifiant on fait apparaitre le graviton (porteur de l'onde gravitationnelle) qui justement a une masse nulle (du genre lumière en relativité générale, comme le photon) et donc est lui aussi piégé par le trou noir à l'intérieur du rayon de Schwarzschild comme le photon!!

    Proposes une nouvelle discussion sur le forum afin d'élucider ce mystère !

  10. #9
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Gravitation Quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par Gloubiscrapule Voir le message
    Oui mais la géométrie non-commutative et la gravitation quantique à boucles sont 2 approches différentes de gravitation quantique (avec aussi la théorie des cordes) il me semble...
    Il existe des "ponts" entre ces théories (tout comme avec la théorie des cordes). Mais c'est hautement technique. De la très haute voltige mathématique qui me dépasse largement (déjà, je ne connais que les bases de la gravité à boucles, et je ne connais pratiquement pas les géométries non commutatives).

    Difficile d'en parler ici. A moins qu'un supercrac puisse nous vulgariser le lien.

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    En gravitation quantique, justement en quantifiant on fait apparaitre le graviton (porteur de l'onde gravitationnelle) qui justement a une masse nulle (du genre lumière en relativité générale, comme le photon) et donc est lui aussi piégé par le trou noir à l'intérieur du rayon de Schwarzschild comme le photon!!
    Ce n'est pas si simple que ça. Le graviton n'apparait pas toujours dans toutes les approches de la gravité quantique. Souvent il n'apparait que dans les formes linéarisées et après passage à une gravité semi-classique. La gravité quantique à boucles est un bon exemple. Ce qui apparait d'abord c'est un espace-temps construit à partir d'holonomies (les fameuses boucles) puis, après reformulation, sous forme de réseaux de spins. Les gravitons n'apparaissent que dans certaines approximations (il y a un bon article là-dessus dans ArXiv mais il faut le retrouver. J'ai les références mais au bureau).

    De plus, en physique quantique le rayon de Schwartzchild devient quelque peu perméable.

    Enfin, il faut faire très attention aux mélanges comme "le graviton" (qui est de la physique quantique) et "piégé sous le rayon de Schwartzchild" (qui est de la relativité générale, une théorie non quantique).

    A strictement parler "les gravitons coincés sous le rayon de Schwartschild" n'est ni vrai ni faux.

    A noter, d'ailleurs, qu'un TN en relativité générale émet des ondes gravitationnelles (diminuant très vite sans jamais s'annuler), résidus de l'effondrement (le champ gravitationnel est comme gelé, on dit parfois "gravitation fossile"). Elles ne viennent pas de "sous l'horizon". Mais au moins il est clair qu'il n'y a pas besoin de physique quantique pour avoir une émission d'ondes gravitationnelles (et de gravitons) par un TN.

    La gravité quantique est un sujet hautement complexe et très spéculatif (on n'a quasi aucune donnée expérimentale sur le sujet). Alors il faut vraiment progresser avec rigueur. Sinon on racconte vite n'importe quoi. Même si ça peut être amusant de discourir sur ce thème
    "Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)

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