Particule de Matière noire Ultra-légère et Onde associée

[Bip]

Bonjour,

Cet article sur d'éventuels sorte d'axions ultra-ultra-légers a fait tilt chez moi :

https://www.futura-sciences.com/scie...soleil-101102/

Je cite : " l'onde de matière associée à ces particules serait comparable à la taille des galaxies."
( l'onde de De Broglie plus longue quand l'énergie de la particule est plus faible)

Donc il faudrait un détecteur de particules de matière noire grand comme une galaxie ?

Et : " Or, de tels comportements permettent de reproduire la phénoménologie des équations de Mond*tout en conservant les lois de la gravitation standard "

Voila donc une raison fondamentale à la phénoménologie M.O.N.D. ?

Pensez-vous qu'on a donc ainsi presque résolu l'énigme de la Matière noire ?
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[physeb2]

Pour répondre a ta dernière question: Non.

Tout d'abord MOND ne résoud pas l'ensemble des problèmes observationnels que l'on a. Tu ne peux pas expliquer les courbes de rotations de galaxies spirales en même temps que la dynamique des amas de galaxies et les oscillations du fond diffus cosmologique. Donc reproduire MOND n'est pas un but en soit.

Maintenant, les Axion-Like-Particles (ALP) que tu mentionnent, sont une des possibilités envisagées pour la matière noire. Tu peux aussi la retrouver dans ce qu'on appelle la Fuzy Dark Matter.

Comme toute proposition de matière noire, on aura solutionner cette énigme le jours où on détectera directement ces particules, avec les propriétées requises pour reproduire les observations.

Les problèmes ne se resolvent pas en proposant une hypothétique particules, la physique est une science naturelle. Seules les observations, les expériences permettent de déterminer que l'on a compris quelque chose.

[Tom200]

Il y a des théories de type Mond évoluées et qui sont mieux que Mond parce qu'elles ne sont pas ad hoc
Il est possible que ces deux là donnent des résultats équivalents par des chemins différents :
https://arxiv.org/abs/2207.08196
https://arxiv.org/abs/1710.11425v1

[physeb2]

Bonjour Tom200,

La première référence que tu donnes n'est pas publiée dans une revue à comité de lecture et au premier abord, il me semble que ce sera très difficile que ça le soit. Comment cette personne décrit la formation des structures ? Pour qu'il y est une expansion à l'échelle galactique et pire, a l'échelle des systèmes planétaires, cela veut dire que son système n'a pas collapsé. Car dans le cas du collapse il n'y a plus de facteur d'échelle (et donc de possibilité d'expansion). Ça m'inquiète très fortement de lire une tlle chose dans un abstract. Je recommande de s'intéressé aux papiers accepté dans des bonnes revues, ça peut éviter certains problèmes.

Le papier de Maeder se concentre uniquement sur les courbes de rotations des galaxies spirales. Qu'en est-il des relations d'échelles des amas de galaxies avec sa modification de la virialisation? Pourtant ça devrait être assez facile a appliquer aux amas pour comparer. S'il ne le fait pas c'est que certainement ça ne marche pas bien. Je suis allé voir dans sa liste depublication, il n'y a pas de papiers qui l'applique aux amas. Pour le CMB, bien évidemment ça ne changera rien car totalement indépendant d'effet de virialisation.

Donc non, je ne pense pas que ces papiers précis changent quoi que ce soit.

Il y a bien un papier sur la theorie RMOND (https://arxiv.org/pdf/2007.00082.pdf) mais qui présentent plusieurs problèmes également. Totu d'abord le lagrangien est étendu en ajoutant un terme en non couplé aux autres termes afin de reproduire les effets de matiere noire.....bah oui un terme de cet ordre dans un lagrangien est un terme de masse et si il est non couplé ça donne de la matière noire Ensuite il y a des soucis avec l'invariance de Lorentz. Mais bon, au moins c'était un premier papier type MOND qui essaye de reproduire le CMB, ce qui n'est pas une mince affaire.

Donc non, on a toujours les mêmes soucis avec les théories type MOND, pas d'évolution exceptionnelle pour le moment. Mais qui sait, un jour peut être? Moi je ne suis pas fan, mais la physique n'est pas affaire de gout, si un jour c'est ça qui marche le mieux, c'est cela que j'utiliserai.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tom200]

Bonjour physeb2,

Que veut dire "son système n'a pas collapsé" ? Avec sa métrique il paraît que l'expansion se fait sentir à toutes les échelles, même à l'intérieur des systèmes gravitationnellement liés, au contraire de la métrique FLRW.
Maeder ne dit pas autre chose, sauf que lui suppose que ce n'est pas l'expansion qui est en jeu dans le processus mais l'accélération de l'expansion. Tous les objets seraient soumis à une minuscule accélération universelle qui ressemble à l'expansion de l'univers, engendre une force antigravitationnelle au sein des galaxies et serait à l'origine de leur étirement et de leur aplatissement.
Moi ce qui m'interroge surtout c'est que cela implique que le soleil s'éloignerait de la terre de 10 mètres par an, ce qui aurait dû être observé depuis longtemps j'imagine.

[physeb2]

Bonjour Tom200,

Que veut dire "son système n'a pas collapsé" ? Avec sa métrique il paraît que l'expansion se fait sentir à toutes les échelles, même à l'intérieur des systèmes gravitationnellement liés, au contraire de la métrique FLRW.

C'est peut être ma trop grande habitude au modele de formation des structures standard. Dans ce cas, c'est la domination du terme de courbure dans la sur-densité qui va provoquer un changement d'évolution du facteur d'échelle locale (donc l'expansion locale). Le facteur d'échelle tombe a 0 mais la physique fait que la matière ne suit pas jusqu'a un point central de la surdensité. Tu as la virialisation et ton système est lié. La contrepartie, c'est que tu n'as plus de facteur d'échelle local, donc plus aucune possibilité d'expansion. C'est ce que j'appelais le système collapsé.
Maintenant j'ai lu l'article en diagonale et je ne vois rien sur la formation des structures et je reste très dubitatifs sur l'existence même de ses galaxies avec un facteur d'échelle qui continue.

Pour la partie de Maeder, il reformule la virialisation dans le cas de MOND ce qui me semble pas débile. De plus il ne me semble pas invoquer une quelconque expansion locale au sein des galaxies (dis moi si je me trompe, j'ai pas lu en détail).

[yves95210]

Salut,

Il y a bien un papier sur la theorie RMOND (https://arxiv.org/pdf/2007.00082.pdf) mais qui présentent plusieurs problèmes également. Totu d'abord le lagrangien est étendu en ajoutant un terme en non couplé aux autres termes afin de reproduire les effets de matiere noire.....bah oui un terme de cet ordre dans un lagrangien est un terme de masse et si il est non couplé ça donne de la matière noire Ensuite il y a des soucis avec l'invariance de Lorentz. Mais bon, au moins c'était un premier papier type MOND qui essaye de reproduire le CMB, ce qui n'est pas une mince affaire.

En fait, comme d'autres tentatives auparavant, cela montre qu'il n'est pas possible de construire une théorie relativiste reproduisant la loi empirique (non relativiste) MOND sans faire appel à un (ou des) nouveau(x) champ(s) massif(s). Et donc à de la "matière noire".

Mais au moins, si RMOND (ou une meilleure théorie "mondienne", encore à découvrir) arrive à expliquer aussi bien les observations du CMB que celles des galaxies (qui conduisent à la loi empirique MOND), à prédire correctement la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles (point sur lequel TeVeS était en échec), et si (ce qui reste à prouver pour RMOND, à ma connaissance) elle explique aussi les phénomènes observés dans les clusters, son formalisme pourrait permettre de contraindre les propriétés des particules de matière noire qu'on essaie de détecter (ou à prouver qu'en l'état de l'art elles ne sont pas plus détectables que l'hypothétique graviton). Non ?

Comme tu disais,

Les problèmes ne se resolvent pas en proposant une hypothétique particules, la physique est une science naturelle. Seules les observations, les expériences permettent de déterminer que l'on a compris quelque chose.

... mais à condition que ce quelque-chose explique toutes les observations et pas seulement une partie d'entre elles (ce que font jusqu'à présent d'une part les différentes particules hypothétiques de matière noire, d'autre part les théories conduisant à une modification de la dynamique newtonienne).

[physeb2]

Bonjour Yves,

je suis entièrement d'accord avec ton message.

A propos de ta question, je pense (donc à prendre avec des grosses pinces) que dans le cas où un type MOND + champs massif reproduirait aussi bien les données que Lambda-CDM on aura à peu près les mêmes contraintes sur la matière noire, car seulement les courbes de rotations seraient retirés des contraintes, autant dire pas grand chose.

C'est d'ailleurs assez perturbant quand on l'écrit de la sorte. Change la gravité pour seulement expliquer la courbe de rotation des galaxies et continuer a se focaliser sur ce point, car historiquement le plus important pour la "détection indirecte" de matiere noire, mais en ne pouvant jamais expliquer les amas et le CMB sans faire des concessions gigantesques sur les champs massifs.

Pour terminer, il est assez marrant de constater que la communauté cosmologique considère extrêmement peu les théories MOND, bien que considérant bien d'autres modèles de gravité modifié et que dans le grand public elles sont très populaires ! Quand je dis extrêmement peu considéré, je parle en particulier que dans les grandes collaborations (BOSS, eBOSS, DESI, LSST, EUCLID...) il n'y a pas d'analuse utilisant les théories MOND. Il y a une aspect pratique qui rend cette inclusion compliquée, mais personne ne veut faire cet effort non plus, pour les considérations discutées avant.

[yves95210]

on aura à peu près les mêmes contraintes sur la matière noire, car seulement les courbes de rotations seraient retirés des contraintes, autant dire pas grand chose.

C'est vite dit. Sans-doute ne s'agit-il que d'une contrainte parmi N. Mais alors qu'une forme matière noire sans interaction autre gravitationnelle avec la matière baryonique peut aisément répondre aux autres contraintes, je vois mal comment elle peut expliquer le fait que l'accélération radiale dans les galaxies obéit à une loi ne dépendant que de la masse de matière baryonique et d'un paramètre constant a₀, dont la valeur est la même pour toutes les galaxies, quelle que soit leur taille ou leur forme.
Et accessoirement, même si MOND a un problèmes avec les clusters (on verra si RMOND peut résoudre ce problème), le modèle LambdaCDM en a aussi.

[physeb2]

je vois mal comment elle peut expliquer le fait que l'accélération radiale dans les galaxies obéit à une loi ne dépendant que de la masse de matière baryonique et d'un paramètre constant a0, dont la valeur est la même pour toutes les galaxies, quelle que soit leur taille ou leur forme.

Bah si ça c'est le point fort des théories MOND, elles ont même été construite pour ça.

Et accessoirement, même si MOND a un problèmes avec les clusters (on verra si RMOND peut résoudre ce problème), le modèle LambdaCDM en a aussi.

Oui enfin les soucis de core-cusp sont tout de même dans un endroit dominé pas la matière baryonique, si c'est bien a celà que tu réfère. C'est très compliqué de prendre en compte les effects de rétro-action des effets astrophysiques. On a uune belle description des amas de galaxies en LCDM, la fonction de masse et les relations X-ray-Optique-IR-SZ .

[Tom200]

Bonjour Tom200,


C'est peut être ma trop grande habitude au modele de formation des structures standard. Dans ce cas, c'est la domination du terme de courbure dans la sur-densité qui va provoquer un changement d'évolution du facteur d'échelle locale (donc l'expansion locale). Le facteur d'échelle tombe a 0 mais la physique fait que la matière ne suit pas jusqu'a un point central de la surdensité. Tu as la virialisation et ton système est lié. La contrepartie, c'est que tu n'as plus de facteur d'échelle local, donc plus aucune possibilité d'expansion. C'est ce que j'appelais le système collapsé.
Maintenant j'ai lu l'article en diagonale et je ne vois rien sur la formation des structures et je reste très dubitatifs sur l'existence même de ses galaxies avec un facteur d'échelle qui continue.

Pour la partie de Maeder, il reformule la virialisation dans le cas de MOND ce qui me semble pas débile. De plus il ne me semble pas invoquer une quelconque expansion locale au sein des galaxies (dis moi si je me trompe, j'ai pas lu en détail).

Maeder invoque aussi une expansion locale et je me demande si leurs deux articles ne prévoient pas finalement la même chose avec deux approches différentes.
"Thus, the scale-invariant two-body problem leads essentially to the same solutions as the Newtonian case, with a slight supplementary outward expansion at a rate that is not far from the Hubble expansion"
"Let us now consider the case of the empty space. In the Newtonian framework, a test particle would have a constant velocity with dv/dt = 0. In the scale-invariant case, it would experience a slow acceleration."
Il avait déjà abordé la même idée en 1978, où il calculait alors la vitesse à laquelle la lune devrait s'éloigner de la terre en raison de ce phénomène :
https://adsabs.harvard.edu/full/1979A%26A....73...82M

L'autre article explique qu'avec sa métrique conforme l'expansion se fait sentir à toutes les échelles contrairement à ce qu'il se passe avec la métrique FLRW. Il a aussi la prétention de résoudre le problème de l'énergie noire, mais je n'ai pas regardé.
"Surprisingly, the Newtonian equations based on the conformal FLRW metric behave quite differently than those based on the standard FLRW metric. In contrast to the common opinion that local systems resist the space expansion, the results for the conformal metric indicate that all local systems expand according to the Hubble flow."