Zéro absolu et temps

[invite60a5f030]

Bonjour,

Je crois avoir compris que le zéro absolu défini une absence totale d'énergie (et donc de temps ?)
Est-ce que cela signifie que le big bang est le passage "au-dessus" du zéro absolu ?
-----

[Deedee81]

Salut,

Bienvenue sur Futura.

Décidément, cette question a la quote

Je crois avoir compris que le zéro absolu défini une absence totale d'énergie (et donc de temps ?)

Double non.

Ca traduit le fait que le système est dans son état d'énergie minimale (pas une absence d'énergie).

De plus, en physique quantique, même dans cet état il existe toujours une agitation résiduelle (par exemple un oscillateur quantique dans son état de base a encore une vibration).
Donc le temps n'a aucune raison d'être affecté ou absent.

Evidemment, si tout est au zéro absolu, on aurait quelque difficulté à faire des mesures du temps (surtout parce que on serait mort ).

Il faut être prudent avec ces termes. La température est avant tout une propriété macroscopique, non fondamentale, qui est un résumé de l'état microscopique du système (c'est une image de son énergie cinétique interne désordonnée, si l'énergie moyenne d'une particule est E, alors on a E=nkT, avec T la température absolue, k la constante de Boltzmann et n le nombre de degrés de liberté. Attention, j'ai bien dit "désordonnée", rien à voir avec l'énergie cinétique macroscopique, le mouvement global du corps). C'est le domaine de la thermodynamique et de la physique statistique. Tandis que l'énergie et le temps sont des grandeurs fondamentales. On peut parler de l'énergie ou du temps d'un atome mais parler de la température d'un seul atome est un non sens dans les termes.

Est-ce que cela signifie que le big bang est le passage "au-dessus" du zéro absolu ?

Ca ne veut rien dire. En tout cas hors contexte. Ca vient d'où ???

(d'ailleurs même dans les centaines de théories de "pre big bang", l'univers n'est pas au zéro absolu avant le temps cosmologique 0 conventionnel, au contraire, le début est même extraordinairement chaud : des milliards de degrés)

[invite60a5f030]

Ca traduit le fait que le système est dans son état d'énergie minimale (pas une absence d'énergie).

De plus, en physique quantique, même dans cet état il existe toujours une agitation résiduelle (par exemple un oscillateur quantique dans son état de base a encore une vibration).
Donc le temps n'a aucune raison d'être affecté ou absent.

Merci pour la réponse, c'est plus clair

Ca vient d'où ???

De moi. Après lecture d'un fil sur "l'avant big bang", et le début de l'inflation, je me demandais dans quel "état" étaient les composantes de l'univers.

[Deedee81]

Après lecture d'un fil sur "l'avant big bang", et le début de l'inflation, je me demandais dans quel "état" étaient les composantes de l'univers.

C'est une bonne question : et la réponse est "on n'en sait trop rien"

Le soucis est que nos théories validées (c'est-à-dire la théorie quantique des champs, la relativité générale, la physique des particules et la physique nucléaire, la mécanique des fluides etc...) ne sont valides que jusqu'à un certain point. Grosso modo à T= une fraction de seconde (en temps cosmologique), époque de la soupe de quarks :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Plasma_quarks-gluons
C'est aussi le point le plus lointain qu'on sait expérimenter dans nos grands accélérateurs.
Et les informations qui nous parviennent du début de l'univers (rayonnement fossile, nucléosynthèse primordiale, fluctuations) ne remontent pas plus loin non plus (sauf pour un tout petit peu dans la phase d'inflation, les fluctuations du rayonnement fossile ayant un spectre en puissance caractéristique de cette phase)

De fait, le Modèle Standard de la Cosmologie (je préfère ce nom car "big bang" avait été inventé pour se moquer par Fred Hoyle et parce que ça fait penser à une explosion.... ce qui est faux) ne commence qu'à cette période. Il ne traite pas du "tout début".

Pour remonter au tout début, il nous faut une théorie de gravitation quantique. Et là on en a pleins (les deux principales sont la théorie des cordes et la gravitation quantique à boucles, mais y en a d'autres) et c'est non validé par l'expérience. On ne sait pas ce qui est juste. Et on peut construire des centaines de modèles du début de l'univers. Tous prédisent un pré-big bang (très plausible pour des raisons très générale liées à la relativité générale et la mécanique quantique). Mais tous donnent des choses très différentes.

Et donc on a imaginé à peu près tout et n'importe quoi. Ce qui ne nous avance guère !!!!! (enfin, bon, au moins on est prêt pour quand on aura des données à confronter aux théories ).

Evidemment, comme toute le monde j'ai mon modèle préféré (un modèle issu des boucles mais assez marginal, ce n'est pas le plus répandu chez les théoriciens). Mais préférence ne fait pas loi. Je suis peut-être à l'opposé de la réalité. On verra (j'espère pas trop tard )

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite60a5f030]

Merci beaucoup pour cette consistante réponse
J'ai une autre question mais je crois que je vais d'abord essayer d' éclaircir tous ces concepts !

[Deedee81]

Salut,

On a pas mal discuté de ça aussi ici :
https://forums.futura-sciences.com/q...e-lumiere.html

Je ne vais pas fusionner les discussions. Mais j'ai l'impression qu'on doit trouver des infos utiles dans les deux discussions.

[Gilgamesh]

(d'ailleurs même dans les centaines de théories de "pre big bang", l'univers n'est pas au zéro absolu avant le temps cosmologique 0 conventionnel, au contraire, le début est même extraordinairement chaud : des milliards de degrés)

Dans un multivers inflationnaire, pour prendre ce scénario (au hasard, hein), on a une situation assez paradoxale.

* si on considère la fraction non-relativiste de l'énergie (~ matière), l'impulsion se trouve redshiftée par l'expansion, T ~ 1/H

* si on considère la fraction relativiste (~ rayonnement) un espace de De Sitter a une température de rayonnement dû à l'effet Gibbons–Hawking (analogue à l'effet Unruh) T = H/2π.

La densité d'énergie correspondante est : ρ_Λ²/ρ_Pl

avec
ρ_Λ la densité d'énergie de la cte cosmo
ρ_Pl la densité d'énergie de Planck


Comme ρ_Λ est très élevé, H ~ √Λ est également très élevé, les particules sont quasi au repos et on est proche du zéro absolu, mais tout baigne dans un rayonnement très énergétique.

[Deedee81]

Salut,

Dans un multivers inflationnaire, pour prendre ce scénario (au hasard, hein), on a une situation assez paradoxale.

C'est Linde ou du style ?

Comme ρ_Λ est très élevé, H ~ √Λ est également très élevé, les particules sont quasi au repos et on est proche du zéro absolu, mais tout baigne dans un rayonnement très énergétique.

Je ne connaissais pas (je connais mieux certains modèles en gravité quantique). Oui, pour le coup c'est vraiment très bizarre.
Maintenant (je ne sais absolument pas si c'est analogue ici) on a parfois des choses étranges comme ça comme pour une naine blanche où on peut faire (en thermodynamique) l'approximation zéro absolu (et c'est tout à fait justifié) alors que sa température est plutôt de l'ordre de 100000 K.

[Gilgamesh]

Salut,
C'est Linde ou du style ?

Je dirais que c'est commun à tous les scénario inflationnaire avec un multivers. Donc Linde, entre autre, oui.

Je ne connaissais pas (je connais mieux certains modèles en gravité quantique). Oui, pour le coup c'est vraiment très bizarre.
Maintenant (je ne sais absolument pas si c'est analogue ici) on a parfois des choses étranges comme ça comme pour une naine blanche où on peut faire (en thermodynamique) l'approximation zéro absolu (et c'est tout à fait justifié) alors que sa température est plutôt de l'ordre de 100000 K.

C'est pas exactement analogue. La question que je me pose c'est quelle est la température de la matière in fine. Et à la réflexion, je me dis que c'est tellement vide que la matière doit être en équilibre avec le rayonnement.

[invite60a5f030]

Comme ρΛ est très élevé, H ~ √Λ est également très élevé, les particules sont quasi au repos et on est proche du zéro absolu, mais tout baigne dans un rayonnement très énergétique.

Merci !!!!
Et merci pour le lien Deedee

[zebular]

Je dirais que c'est commun à tous les scénario inflationnaire avec un multivers. Donc Linde, entre autre, oui.




C'est pas exactement analogue. La question que je me pose c'est quelle est la température de la matière in fine. Et à la réflexion, je me dis que c'est tellement vide que la matière doit être en équilibre avec le rayonnement.

bien ..c'est fort clair ..mais sinon? C'est froid ou c'est a 10 000K ou 100 000K ou peut être 1000 000 000K

[zebular]

bien ..c'est fort clair ..mais sinon? C'est froid ou c'est a 10 000K ou 100 000K ou peut être 1000 000 000K

Avec tout mon respect et la violence de ma méconnaissance!En équilibre c'est chaud et froid ou..froid et chaud?

[Gilgamesh]

Si c'est en équilibre avec le rayonnement, c'est très chaud.

L'échelle d'énergie à laquelle se déroule l'inflation est assez peu contrainte, on sait seulement que ça précède la nucléosynthèse, mais bon en général on place ça très haut vers l'échelle de Grande Unification.

T_GUT ~ 10¹⁶ GeV

et la température de rayonnement est telle que:

T= T_GUT²/T_Pl

avec T_Pl ~ 10¹⁹ la température de Planck

soit T ~ 10¹² GeV
sachant que 1 GeV correspond à une température de l'ordre de 10¹³ K

T ~ 10²⁵ K