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Gravitation quantique




  1. #1
    Gabriel

    Gravitation quantique

    Bonjour.

    La relativité générale implique que les trous noirs ont une densité infinie.

    Certains physiciens pensent qu'il y a une densité maximale qu'il est impossible de dépasser : la densité de planck :
    Dp = 5,1 x 10^96 kg/m^3

    Les "étoiles noires" auraient cette densité.

    Je souhaite avoir votre avis.

    Merci.

    -----


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  3. #2
    Gilgamesh

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Bonjour.

    La relativité générale implique que les trous noirs ont une densité infinie.

    Certains physiciens pensent qu'il y a une densité maximale qu'il est impossible de dépasser : la densité de planck :
    Dp = 5,1 x 10^96 kg/m^3

    Les "étoiles noires" auraient cette densité.

    Je souhaite avoir votre avis.

    Merci.
    La densité d'un trou noir est une notion un poil ambiguë.

    S'il s'agit de la densité moyenne sous l'horizon, alors c'est une quantité qui dépend directement de la masse, et c'est inversement proportionnel à son carré :

    ρ ~ 1/M2

    De sorte que les trous noirs galactiques peuvent avoir un densité moyenne inférieure à celle de l'eau, voire de l'air.


    S'il s'agit de la densité de la singularité centrale, elle n'est pas mesurable, mais la théorie statue qu'il serait en effet raisonnable de lui donner la densité de Planck. C'est juste une hypothèse de travail. Disons que ça pourrait être moins, mais qu'on travaille dans un cadre général qui rend difficilement concevable que ça puisse être plus. Simplement parce qu'on utilise un postulat qui semble robuste, basé sur l'idée que les unités de Planck sont les unités naturelles de la Nature et comme telles indépassables.

    La formation d'un horizon des événements, prédit par l'application de la relativité générale, empêche toute observation de la dite "singularité", et donc toute vérification expérimentale. Mais une hypothèse proposée par certains théoriciens (issue de théorie dites "semi-classique" de la gravité, en l'absence de théorie aboutie de gravité quantique) postule que certains effets liés à l'énergie du vide quantique pourraient empêcher la formation d'un tel horizon, et donc d'un trou noir, lors de l'effondrement gravitationnel d'une étoile. À la place, on aurait un objet "nu" de très forte densité, que les théoriciens ont choisi de nommer étoile noire. Objet qui aurait donc en toute hypothèse ce genre de densité planckienne, en suivant le même cheminement théorique.

    Ces objets ont un statut qui reste très spéculatif, comme toute les voies exploratoires vers la gravité quantique.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 07/12/2017 à 22h19.
    Parcours Etranges

  4. #3
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Merci Gilgamesh.


  5. #4
    stefjm

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    S'il s'agit de la densité de la singularité centrale, elle n'est pas mesurable, mais la théorie statue qu'il serait en effet raisonnable de lui donner la densité de Planck. C'est juste une hypothèse de travail. Disons que ça pourrait être moins, mais qu'on travaille dans un cadre général qui rend difficilement concevable que ça puisse être plus. Simplement parce qu'on utilise un postulat qui semble robuste, basé sur l'idée que les unités de Planck sont les unités naturelles de la Nature et comme telles indépassables.
    Bonjour,
    La masse de Planck est un joli contre exemple puisque qu'on peut la dépasser dans un sens ou dans l'autre.
    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  6. #5
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    La masse de Planck est un joli contre exemple puisque qu'on peut la dépasser dans un sens ou dans l'autre.
    Ben, justement, ça s'appelle "masse de Planck" et pas "masse limite de Planck".
    Là je suis d'accord avec toi, cette limite ne s'applique pas à toutes les unités naturelles.
    (par exemple ma voiture a une masse plus grande que celle de Planck, et ma voiture est une réalité physique )

    "Démontrer" (avec des guillemets, c'est assez heuristiques) que la densité ou la longueur de Planck constituent des limites se fait à partir de quelques hypothèses physiques ou théories (par exemple en considérant que les effets de la gravitation newtonienne/einsteinienne s'appliquent tel quel et en considérant la MQ comme juste). Et ça ne conduit pas à une masse limite.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

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

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message

    S'il s'agit de la densité de la singularité centrale, elle n'est pas mesurable, mais la théorie statue qu'il serait en effet raisonnable de lui donner la densité de Planck. C'est juste une hypothèse de travail. Disons que ça pourrait être moins, mais qu'on travaille dans un cadre général qui rend difficilement concevable que ça puisse être plus. Simplement parce qu'on utilise un postulat qui semble robuste, basé sur l'idée que les unités de Planck sont les unités naturelles de la Nature et comme telles indépassables.
    J'aime cette hypothèse qui me parait intelligente après tout la constante de Planck n'est pas sortie du chapeau du M de même nom c'est bel et bien une constante fondamentale, alors je reviens sur mon "obsession" pourquoi continuer à parler de particules ponctuelles sachant que "ponctuelle" c'est à dire sans dimension n'est qu'un objet mathématique très probablement non physique. C'est comme le cor Anglais dans l'orchestre symphonique: ce n'est pas un cor et il n'est pas Anglais, les particules ponctuelles ne sont ni des particules ni ponctuelles.
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  9. #7
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Stefjm : Dans ma question initiale je parlai de DENSITE de planck qu'il serait impossible de dépasser.

    La masse de planck serait une limite inférieure sous forme de densité de planck : c'est à dire masse limite du plus petit trou noir pouvant exister.

    (qui exploserait immédiatement ? rayonnement de stephen hawking ? )

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  11. #8
    moijdikssékool

    Re : Gravitation quantique

    c'est à dire masse limite du plus petit trou noir pouvant exister.
    la densité du noyau atomique, 200Mt/cm3 peut-elle être suffisante pour le considérer comme un trou noir? Si un photon heurte un noyau, en sort-il?

  12. #9
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par moijdikssékool Voir le message
    la densité du noyau atomique, 200Mt/cm3 peut-elle être suffisante pour le considérer comme un trou noir?
    Non, on en est même fort loin.

    Citation Envoyé par moijdikssékool Voir le message
    Si un photon heurte un noyau, en sort-il?
    Parfois oui, parfois non. Il peut être diffusé ou provoquer une transition nucléaire (proton ou neutron se plaçant dans un état excité (*)).
    Exactement comme avec les électrons de l'atome (sauf que pour les électrons, la gamme de longueur d'onde typique des transitions c'est l'optique, l'infra-rouge et l'UV, un petit peu aussi dans le X ou les ondes radios. Tandis que pour le noyau on est en plein dans la gamme des rayons gamma).

    (*) le nucléon change donc d'orbitale. Mais en physique nucléaire on parle plutôt de couche, mais bon, c'est juste l'usage, la signification est la même.
    Les couches/orbitales ont aussi une structure infiniment plus complexe que les orbitales électroniques, d'une part parce qu'on a à la fois l'électromagnétisme, l'interaction forte et l'interaction faible (mineure mais pas négligeable) et de plus l'interaction forte est une belle sale bête très compliquée. Il existe maintenant des modèles extraordinairement sophistiqués et précis des noyaux, mêmes fortement non "magiques" ou fortement excités, mais ça reste des approximations. L'équation de Schrödinger pour le noyau est impossible à résoudre (sauf petits noyaux et super gros big calculateur maousse costaud).
    Voir par exemple les jolies images ici, au début : http://planete.gaia.free.fr/sciences...es/noyaux.html
    j'aime bien le carbone 12, on dirait la tête d'un E.T.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  13. #10
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Petite précision : un noyau magique c'est quand une couche complète.

    Un noyau doublement magique est l'équivalent pour les électrons des gaz rares mais ici dans le nucléaire. Ce sont des noyaux extrêmement stables. Par exemple le plomb 208 qui est déjà dans la gamme des noyaux qui devraient être radioactif mais qui a la gentillesse d'être stable grâce à ces petits coups de baguettes magiques
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_magique_(physique)
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  14. #11
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Il y a une vingtaine d'années, Laurent NOTTALE avait imaginé une théorie de la gravitation basée sur l'invariance d'échelle.
    Cette théorie est-elle sans suite ?

  15. #12
    Gilgamesh

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Il y a une vingtaine d'années, Laurent NOTTALE avait imaginé une théorie de la gravitation basée sur l'invariance d'échelle.
    Cette théorie est-elle sans suite ?
    Oui, sans suite. Tu peux lire une critique argumentée ici :

    https://spoirier.lautre.net/nottale.htm
    Parcours Etranges

  16. #13
    moijdikssékool

    Re : Gravitation quantique

    dans cet article, résumé ici, M. Maeder cause d'invariance d'échelle pour expliquer matière et énergie noires. Je ne sais si ça a un quelconque rapport avec les travaux, ou élucubrations vu le lien donné par Gilga, de M. Nottale

  17. #14
    Garion

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Oui, sans suite. Tu peux lire une critique argumentée ici :

    https://spoirier.lautre.net/nottale.htm
    Ouah, j'ai les yeux qui saignent en essayant de lire ça
    Je suis content qu'on ai renoncé à utiliser des couleurs aussi violentes
    Dernière modification par Garion ; 03/01/2018 à 21h16.

  18. #15
    moijdikssékool

    Re : Gravitation quantique

    Je suis content qu'on ai renoncé à utiliser des couleurs aussi violentes
    euh çaveudirkoi?

  19. #16
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Salut,

    Citation Envoyé par moijdikssékool Voir le message
    euh çaveudirkoi?
    Le site est un peu "flashy". Noir sur fond blanc c'est quand même plus reposant pour les yeux

    Citation Envoyé par moijdikssékool Voir le message
    dans cet article, résumé ici, M. Maeder cause d'invariance d'échelle pour expliquer matière et énergie noires. Je ne sais si ça a un quelconque rapport avec les travaux, ou élucubrations vu le lien donné par Gilga, de M. Nottale
    Il y a un rapport. Mais ça ne veut pas dire que les travaux de Maeder ne valent rien. En particulier, il a raison : le vide quantique est invariant d'échelle.
    Donc, il faut lire en détail l'article ArXiv pour voir si ça tient la route (*) ou si ça ne vaut rien.

    (*) Auquel cas ça rejoindra la longue liste des hypothèses/spéculations bien fondées. Mais c'est pas plus mal. Pour chercher LES matières noires (j'insiste sur le pluriel) il vaut mieux avoir un tas d'idées à confronter aux données.
    Pour l'énergie noire je ne me prononce pas.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  20. #17
    brhmagupta

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Salut,



    Ben, justement, ça s'appelle "masse de Planck" et pas "masse limite de Planck".
    Là je suis d'accord avec toi, cette limite ne s'applique pas à toutes les unités naturelles.
    (par exemple ma voiture a une masse plus grande que celle de Planck, et ma voiture est une réalité physique )

    "Démontrer" (avec des guillemets, c'est assez heuristiques) que la densité ou la longueur de Planck constituent des limites se fait à partir de quelques hypothèses physiques ou théories (par exemple en considérant que les effets de la gravitation newtonienne/einsteinienne s'appliquent tel quel et en considérant la MQ comme juste). Et ça ne conduit pas à une masse limite.
    Bonjour,
    A propos des unités de Planck.
    Je me pose la question suivante :
    Je ne comprends pas (je ne dis pas que c'est faux, mais simplement que je ne comprends pas) pourquoi ces unités joueraient un rôle particulier en physique parce que l'on a réussi à combiner les constantes G, h et c dans des formules ayant les dimensions d'une longueur, d'un temps, d'une masse, d'une température ...
    Certes chacune d'elles appartient à un "monde" différent : G pour Newton, c pour Einstein et h pour la mécanique quantique.
    Par exemple, on a pour la longueur de Planck : Lp = (Gh/c3) dont la dimension est bien celle d'une longueur. Même remarque pour les autres unités de Planck.

    Qu'en pensez-vous ?
    Dernière modification par brhmagupta ; 04/01/2018 à 08h48.

  21. #18
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Salut,

    Elles ne jouent pas un rôle particulier "parce qu'on a pu combiner G,h,c" mais parce qu'on les retrouves dans certains raisonnements ou certaines théories.
    Voir par exemple https://arxiv.org/abs/hep-th/0505144 pour le premier cas.
    Voir les opérateurs aires et volumes en gravité à boucles pour le second cas.

    La longueur minimale en gravité à boucles n'est d'ailleurs pas nécessairement la longueur de Planck car ça dépend du paramètre d'Imirzi (c'est la longueur de Planck fois ce paramètre si ma mémoire ne me trompe pas, ou la racine carrée de ce paramètre, à vérifier) et le lien trou noir - entropie montre que ce paramètre n'est pas égal à 1.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  22. #19
    viiksu

    Re : Gravitation quantique

    Moi ça me plait bien ces valeurs max ou min, j'entends philosophiquement parlant je ne peux imaginer qu'on puisse zoomer à l'infini dans l'espace. C'est comme la théorie ER=EPR elle me plait bien un raccourci d'espace temps pour expliquer l'intrication. A l'autre bout un univers plat donc infini ne me plait guère, je pense qu'il a une courbure même infime qui le referme sur lui-même. En l'absence d'indices observationnels ou théoriques je préfère certaines hypothèses à d'autres. Mais en fait je préférerais qu'une des théories en gestation Cordes, boucles quantiques ou géométrie non commutative accouche d'un peu de palpable.
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

  23. #20
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par viiksu Voir le message
    C'est comme la théorie ER=EPR elle me plait bien
    Moi je la trouve bizarre

    Mais je ne la connais pas (au niveau technique). Et je me suis déjà dit que j'irais potasser les articles des auteurs. Mais faut trouver le temps.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  24. #21
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Bravo VIIKSU pour votre optimisme.
    A défaut d'avoir une théorie complète de la gravitation, est-ce que des conséquences physiques peuvent être déduites des théories en gestation (cordes, boucles, géométrie non commutative d'Alain CONNES, etc ... ? )

  25. #22
    stefjm

    Re : Gravitation quantique

    Mes excuses pour le retard.
    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Stefjm : Dans ma question initiale je parlai de DENSITE de planck qu'il serait impossible de dépasser.

    La masse de planck serait une limite inférieure sous forme de densité de planck : c'est à dire masse limite du plus petit trou noir pouvant exister.

    (qui exploserait immédiatement ? rayonnement de stephen hawking ? )
    Oui. Le trou noir minimum perdrait sa masse de Planck en un temps de Planck.

    Parmi les grandeurs cosmologiques intéressantes de Planck, il y a aussi le débit massique de Planck qui correspond à peu près à la masse qui passe la sphère de Hubble actuelle. Cette grandeur est d'autant plus intéressante qu'elle ne dépend pas de la constante quantique de Planck .

    On peut aussi cité la compacité (caractéristique des trous noirs) de Planck .
    Ça fait assez lourd comme masse linéique pour une corde...et ça ne dépend pas de .
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  26. #23
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Pour élaborer sa Relativité Restreinte, Albert EINSTEIN faisait une expérience de pensée où il imaginait être à cheval sur un photon.

    Inspirons-nous de cette expérience en supposant être à cheval sur un neutron d'une étoile à neutron suffisamment massive pour devenir un trou noir :

    Que voyons-nous lorsque la densité de l'étoile à neutron atteint la densité de planck ?

  27. #24
    Deedee81

    Re : Gravitation quantique

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Pour élaborer sa Relativité Restreinte, Albert EINSTEIN faisait une expérience de pensée où il imaginait être à cheval sur un photon.
    Heu, non, pas vraiment. Si tu lis ses articles fondateurs, il n'y a pas d'expériences de pensées. Les expériences de pensée sont seulement utilisées à titre pédagogique (ou comme aide à la réflexion). Et cette expérience en particulier fait partie de ses interrogations de jeunesse avec "comment marche une boussole" et qui lui a donné le goût de la science.
    A noter qu'il ne parlait pas d'être à cheval sur un photon (le concept n'existait pas à l'époque, c'est lui qui l'a découvert bien plus tard avec l'effet photoélectrique et cela lui a valu le prix Nobel). Il parlait d'être à cheval sur un rayon lumineux.

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Inspirons-nous de cette expérience en supposant être à cheval sur un neutron d'une étoile à neutron suffisamment massive pour devenir un trou noir :
    Que voyons-nous lorsque la densité de l'étoile à neutron atteint la densité de planck ?
    Cette histoire de plongée avec le trou noir vers le centre a été calculé et mis en vidéo. Tu devrais trouver ça sur youtube.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)

  28. #25
    Gabriel

    Re : Gravitation quantique

    Merci à tous les intervenants.

  29. #26
    xxxxxxxx

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par Gabriel Voir le message
    Bonjour.

    La relativité générale implique que les trous noirs ont une densité infinie.

    Certains physiciens pensent qu'il y a une densité maximale qu'il est impossible de dépasser : la densité de planck :
    Dp = 5,1 x 10^96 kg/m^3

    Les "étoiles noires" auraient cette densité.

    Je souhaite avoir votre avis.

    Merci.
    Bonjour Gabriel,

    De façon plus consensuelle on attribue à cette densité en masse de Planck, la densité d'énergie de Planck (on multiplie par c² pour obtenir des Joules/m^3)

    on obtient un truc du genre 10^113 Joules /m^3 et on l'associe à l'énergie du vide dans une approche quantique. rien a voir, a priori, avec les "étoiles noires" ou trou noirs si je ne fais pas erreur.

    Mais ce n'est pas tout à fait fini :

    l'énergie du vide associée dans la relativité est exprimée avec la constante cosmologique et a grosso modo une valeur de l'ordre de 10^-9 Joules / m^3

    quand on fait le rapport entre les 2 ça fait un écart "minime" de 10^122

    ça s'appelle la catastrophe du vide et c'est qualifié de "la pire prédiction de la physique" actuelle


    cordialement

    Stéphane

    édit

    Citation Envoyé par brhmagupta Voir le message
    ...
    Par exemple, on a pour la longueur de Planck : Lp = (Gh/c3) dont la dimension est bien celle d'une longueur. Même remarque pour les autres unités de Planck.

    Qu'en pensez-vous ?
    tiens tiens, comme on retrouve la Lp , ça je pourrais te montrer un truc sympas sur la question
    Dernière modification par xxxxxxxx ; 16/01/2018 à 21h49.

  30. #27
    xxxxxxxx

    Re : Gravitation quantique

    .... (trop tard pour éditer à nouveau, les modos peuvent fusionner mes deux derniers posts )

    jette un œil ici :http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5978304

    fais la démo, tu tomberas sur la Lp au carré

    ne tiens pas compte du , il disparaît dans la démo

  31. #28
    xxxxxxxx

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par xxxxxxxx Voir le message

    tiens tiens, comme on retrouve la Lp , ça je pourrais te montrer un truc sympas sur la question
    mouais on aurais pu prendre la masse de Planck qui elle aussi utilise ces trois constantes

    ça n'enlève rien à ma remarque sur la longueur de Planck

  32. #29
    pimart

    Re : Gravitation quantique

    Concernant la longueur de Planck, on peut aussi ajouter l'interprétation qualitative suivante : c'est aussi la distance minimale de l'espace que l'espace que l'on peut sonder avec un photon avant de créer un trou noir.

    On établit cette relation en réalisant d'abord qu'il faut un photon de longueur d'onde au minimum x pour sonder une distance x d'espace. Ensuite on utilise la formule donnant l'énergie d'un photon en fonction de sa longueur d'onde E = h c / lambda et l'on se demande à quelle longueur d'onde correspond l'énergie minimale E pour créer un trou noir de rayon lambda=x (formule du rayon de Schwarzschild) : c'est la longueur de Planck.
    On conclut en général de ce fait que la structure de l'espace-temps change à cette échelle.

    Remarquez que ceci n'implique pas que la longueur de Planck doive être une distance minimale.

    De manière un peu plus technique, en théorie quantique des champs, la longueur de Planck est l'échelle à laquelle la gravité ne peut plus être traitée comme une théorie "perturbative" : en un sens la théorie de gravité devient "fortement couplée" et les degrés de liberté qui la décrivent changent ou doivent être traités différemment (une autre possibilité existe, celle d'un point fixe ultraviolet non-trivial, le terme technique est "asymptotic safety").

    Cordialement

  33. #30
    viiksu

    Re : Gravitation quantique

    Citation Envoyé par pimart Voir le message

    De manière un peu plus technique, en théorie quantique des champs, la longueur de Planck est l'échelle à laquelle la gravité ne peut plus être traitée comme une théorie "perturbative" : en un sens la théorie de gravité devient "fortement couplée" et les degrés de liberté qui la décrivent changent ou doivent être traités différemment (une autre possibilité existe, celle d'un point fixe ultraviolet non-trivial, le terme technique est "asymptotic safety").

    Cordialement
    ça me parait assez cohérent cette explication.
    Quoi Dieu n'existerait pas? Mais alors j'aurais payé ma moquette beaucoup trop cher (WA).

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