Inflation et théories alternatives

[viiksu]

Bonjour,

Après une aussi longue absence, une question sur l'inflation:

Je passe sur les problèmes sensés être résolus par le paradigme de l'inflation sauf peut-être celui de l'homogénéité pourquoi avoir besoin d'un modèle qui homogénéise l'Univers et s'il était déjà homogène au départ comme un corps noir (JP LUminet)?

Est-ce qu'on a des preuves assez consistantes de l'inflation ou est-ce que comme la théorie des cordes il y a tellement de paramètres libre qu'on peut l'ajuster à n'importe quelle observation?

Enfin les théories alternatives du rebond: qu'est-ce qui rebondit? Volume, contenu et à quelle vitesse?

Merci de m'éclairer
-----

[Lansberg]

Bonjour,

Est-ce qu'on a des preuves assez consistantes de l'inflation ou est-ce que comme la théorie des cordes il y a tellement de paramètres libre qu'on peut l'ajuster à n'importe quelle observation?

L'un des arguments en faveur de l'inflation est la température du CMB ! Comment des régions qui n'auraient jamais été en "contact" pourraient présenter la même température à 10^-5 près ?
Ce n'est peut-être pas une preuve, mais est-ce qu'on a autre chose de plus solide à se mettre sous la dent ?

[Deedee81]

Salut,

L'inflation n'est évidemment pas prouvée :
- ni théoriquement (il y a juste plusieurs indices théoriques fort en sa faveur, champs scalaires, brisures de symétrie...)
- ni expérimentalement ni par l'observation directe (indirecte oui, voir ci-dessous).

Mais elle serait difficile à remplacer (je ne dis pas que c'est impossible et vu le but de cette discussion, si quelqu'un a des références....). Elle a été initialement imaginée pour résoudre plusieurs problèmes :
- La platitude de l'univers. L'univers est spatialement plat en moyenne, avec une bonne précision. Or il est facile de vérifier que s'il y a un écart même minuscule au départ celui-ci s'amplifie fortement et la courbure serait flagrante. Et une platitude parfaite est illusoire (ce n'est plat qu'en moyenne, localement il y a la matière, heureusement pour nous ). Et un univers presque plat à très très peu de chose au départ, ça fait "coïncidence" que les physiciens n'aiment pas.
https://en.wikipedia.org/wiki/Flatness_problem
(la version française est à ch....)
L'inflation a le mérite d'obtenir cet état en aplatissant l'univers
- le problème de l'horizon, évoqué par Lansberg
https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%...de_l%27horizon
(article en anglais mieux, mais bon là en français il est pas trop dégueux)

Notons que l'inflation joue aussi un rôle moyen dans les hétérogénéités de l'univers en amplifiant les fluctuations quantiques initiales.

L'inflation a plusieurs conséquences. En particulier :
- Concernant les fluctuations, justement, elles doivent présenter un spectre en puissance (corrélations entre fluctuations en fonction de l'angle)
https://media4.obspm.fr/public/resso...puissance.html
Voir aussi https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_d...9;observations

C'est un des beaux résultats des missions comme Planck. Et est considéré comme un argument fort pour l'inflation

- Il y a aussi des conséquences sur les ondes gravitationnelles primordiales et des mesures de la polarisation du rayonnement fossile devrait apporter des informations solides (validant ou réfutant l'inflation). Dans les années à venir (rappelons-nous la fausse découverte de bicep. Faudra patienter )

Pour les alternatives (donc devenues difficiles à trouver) je connais très mal. Voir par exemple comme point de départ :
https://en.wikipedia.org/wiki/Inflat...tives/adjuncts

[Gilgamesh]

Bonjour,

Après une aussi longue absence, une question sur l'inflation:

Je passe sur les problèmes sensés être résolus par le paradigme de l'inflation sauf peut-être celui de l'homogénéité pourquoi avoir besoin d'un modèle qui homogénéise l'Univers et s'il était déjà homogène au départ comme un corps noir (JP LUminet)?

Est-ce qu'on a des preuves assez consistantes de l'inflation ou est-ce que comme la théorie des cordes il y a tellement de paramètres libre qu'on peut l'ajuster à n'importe quelle observation?

Enfin les théories alternatives du rebond: qu'est-ce qui rebondit? Volume, contenu et à quelle vitesse?

Merci de m'éclairer

La théorie du Big Bounce n'est pas strictement une alternative à l'inflation, vu que le rebond est justement la cause de l'inflation dans ce cas.

https://www.newscientist.com/article...-a-sure-thing/

[A voir en vidéo sur Futura]

[viiksu]

Bonjour et merci pour vos réponses:

Paul Steinhardt ex fondateur de l'inflation, JP Luminet, et les spécialistes de la gravitation quantique à boucle (C Rovelli et Aurélien Barrau) contestent l'Inflation car les conditions initiales sont multiples et ad hoc. Si l'Univers naissant ou rebondissant est un corps noir à la température T il est forcément homogène ce qui élimine le problème de l'horizon. Ensuite le problème des monopoles est obsolète car ce ne sont que des constructions théoriques. Enfin la platitude s'explique naturellement car notre horizon des événements est très petit par rapport à un Univers beaucoup voire infiniment grand.

Bon moi je ne sais pas je n'ai rien contre l'inflation mais je me méfie des chapelles.

[Deedee81]

Salut,

Paul Steinhardt ex fondateur de l'inflation, JP Luminet, et les spécialistes de la gravitation quantique à boucle (C Rovelli et Aurélien Barrau) contestent l'Inflation car les conditions initiales sont multiples et ad hoc. Si l'Univers naissant ou rebondissant est un corps noir à la température T il est forcément homogène ce qui élimine le problème de l'horizon.

C'est exact que dans les théories avec pre-big bang, le problème de l'horizon peut ne pas se poser.

Et il est vrai aussi que les justifications théoriques à l'inflation (comme les brisures de symétrie en théorie quantique des champs) étant assez spéculatives (à cause du couplage à la gravitation) il existe trente-six façon de modéliser l'inflation (et donc une infinie variété de conditions initiales possibles).

Mais ça ne veut pas dire pour ça que l'inflation est fausse (tout comme la matière noire est un simple constat lié à l'observation alors qu'on ne sait toujours pas quelle est sa nature). Comme je disais, le problème n'est pas tant sa justification que son remplacement (expliquer la platitude, voir ci-dessous, et le spectre en puissance, tellement caractéristique).

Pour les monopoles je n'ai pas d'avis ni d'infos.

Enfin la platitude s'explique naturellement car notre horizon des événements est très petit par rapport à un Univers beaucoup voire infiniment grand.

Non, ça c'est un faux raisonnement. En effet, au début l'horizon cosmologique était très petit et même avec un univers fortement courbé on a un univers observable plat. Là, le raisonnement est correct (c'est celui de la fourmi pour qui la Terre est plate ). Mais l'horizon grandit vite (à la vitesse de la lumière). Et cela amplifie fortement la courbure visible. Et pour que l'univers soit actuellement vu comme plat (il l'est avec une fort bonne précision) il faut que la courbure de l'espace initiale soit extrêmement proche de 1, vraiment TRES proche. A tel point que ça fait coïncidence incroyable.
(attention espace, pas espace-temps. L'espace-temps lui est bel et bien courbe en cosmologie)

L'explication de "l'univers grand" ne marche pas. Sauf :
1) à dire que l'univers est strictement plat..... et ça c'est faux (sinon on ne serait pas là, l'espace a localement une courbure, légère, mais bien là, ce n'est qu'en moyenne qu'il est plat)
2) à dire que l'univers est en moyenne strictement plat..... on n'a aucune justification pour ça
3) à admettre une valeur incroyablement proche de 1 mais différente, coïncidence => pas impossible mais qui aime ça ???

Bon moi je ne sais pas je n'ai rien contre l'inflation mais je me méfie des chapelles.

Moi aussi et c'est bien normal

Pendant longtemps les seuls arguments étaient :
- le principe cosmologique/problème de l'horizon
- la platitude

Et je trouvais l'hypothèse de l'inflation extrêmement ad hoc. Comme tu l'as dit, le principe cosmologique peut ne pas être un problème. Et personnellement je préférais penser au cas (2) ci-dessus. La platitude aurait résulté d'une loi physique fondamentale inconnue. Et la courbure locale des fluctuations et leur amplification (par gravité par exemple).

Mais est arrivé le spectre en puissance qui m'a convaincu qu'il fallait une explication. Et je n'en vois pas d'autre actuellement (j'ai bien dit JE, les opposants comme ceux que tu cites on peut-être des idées et arguments solides, c'est juste que je ne les connais pas). Comme on dit, il n'y a que les imb... les incompétents qui ne changent pas d'avis et donc j'ai changé d'avis et je peux encore le faire

Je suis quand même étonné pour Rovelli. Il écrivait dans un article qu'il existait un mécanisme répulsif naturel en gravité à boucles (et c'est vrai, à cause de la "granularité" de l'espace-temps) fournissant un mécanisme à l'inflation (bon, je suis resté dubitatif car cet effet n'agit que sur un univers d'au maximum quelques longueur de Planck, ça ferait une bien minable inflation , mais s'il l'a écrit.... Il est plus compétent que moi, hein. Mais il a peut-être changé d'avis ?)

[viiksu]

Bonjour

La réponse de JP Luminet sur le problème (faux selon lui) de la platitude est : avec FLRW les univers naissent plats au niveau de l'horizon. J'avoue qu'il me manque des précisions?

[Deedee81]

Salut,

Je ne comprenais pas bien. Mais j'ai trouvé ceci :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Univer...B_plats_%C2%BB

Cette remarque me laisse toutefois perplexe.
- Tout d'abord FLRW n'est qu'une approximation (au minimum, la même que celle que j'indiquais avec le fait que localement l'espace n'est pas plat, il ne l'est qu'en moyenne).
- Ensuite, ce n'est vrai que pour T->0. Hors on sait bien que la RG n'est pas applicable sous une certaine limite.
- Enfin, même si la valeur est nulle à la limite, elle ne l'est pas à un instant ultérieur, elle n'est nulle que pour une solution très particulière. C'est quoi cette confusion entre limite et courbure de la métrique ???

Je ne connais pas les propos exacts de Luminet, mais je me méfierais de cet article wikipedia qui n'a même pas d'équivalent en anglais. Et je ne trouve même aucune autre référence explicative avec google. C'est rare et pas toujours bon signe.

[bernarddo]

Bonjour,

Il me semble que la question était surtout, y a-t-il des alternatives à l'inflation ?

La réponse est oui, c'est le principe de la variation des constantes, toutes les constantes indépendantes qui régissent la physique, dans Schrödinger, Boltzman, Einstein et Maxwell, soit:

c, h, G, e, m et mu zéro.

Il suffit de montrer que leur variation de jauge généralisée avec les facteurs d'échelle de temps (T) et de longueur, ou rayon (R) permet de conserver inchangées les lois de la physique.

Le résultat est ultra simple: par exemple par rapport à R:

c varie comme R^(-1/2)
h R^(3/2)
G R^(-1)
e R^(1/2)
m R
mu zéro R
Et que le facteur d'échelle de temps T varie comme R^(3/2)


On peut vérifier alors
que l'horizon cosmologique varie comme R, ce qui règle le problème qu'il posait.
que les longueurs de Jeans, Planck, Compton et le rayon de Schwarzschild varient comme R !

CQFD

[Gilgamesh]

Bonjour,

Il me semble que la question était surtout, y a-t-il des alternatives à l'inflation ?

La réponse est oui, c'est le principe de la variation des constantes, toutes les constantes indépendantes qui régissent la physique, dans Schrödinger, Boltzman, Einstein et Maxwell, soit:

c, h, G, e, m et mu zéro.

Il suffit de montrer que leur variation de jauge généralisée avec les facteurs d'échelle de temps (T) et de longueur, ou rayon (R) permet de conserver inchangées les lois de la physique.

Le résultat est ultra simple: par exemple par rapport à R:

c varie comme R^(-1/2)
h R^(3/2)
G R^(-1)
e R^(1/2)
m R
mu zéro R
Et que le facteur d'échelle de temps T varie comme R^(3/2)


On peut vérifier alors
que l'horizon cosmologique varie comme R, ce qui règle le problème qu'il posait.
que les longueurs de Jeans, Planck, Compton et le rayon de Schwarzschild varient comme R !

CQFD

On peut affirmer à peu près sans risque aujourd'hui qu'on a un scénario d'univers qui se tient (toutes les particules sont connues, sauf la matière noire, ainsi que leur densité et les taux de réaction entre particules) depuis les début de la nucléosynthèse à T ~ 2 MK, soit un facteur d'échelle de R/R₀ ~ 10^-6, et encore moment mieux depuis l'émission du CMB à R/R₀ ~10^-3

Si tu appliques ça aux constantes de la physique avec les lois de puissance qui vont bien, toute la Physique du jeune univers part dans le décors.

Donc non, ça ne peut pas être aussi simple que ça.