Est ce que le vide peut créer de la matiére?

[zebular]

Bonjour
Pour relayer notre assidu "Extralove",toujours prolifique en questions sorties de la 5éme dimension
L'Energie du vide serait à l'origine de la matière(..)
Alors je repose sa question : Peut on revenir vers le vide contenant son énergie..(..) en partant de la matière?(j'avoue, j'ai louvoyé dans l'intitulé)
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[amineyasmine]

Bonjour
Qu'est ce que tu entend par vide ?

[Pio2001]

Alors je repose sa question : Peut on revenir vers le vide contenant son énergie..(..) en partant de la matière?

Quelques ordres de grandeur :
Masse volumique de l'eau : 10^3 kg/m3
Masse volumique au coeur d'une étoile à neutrons : 10^18 kg/m3
Masse volumique du vide ayant donné naissance à la matière à la fin de l'inflation cosmique : 10^77 kg/m3

Si j'ai bien compris, le "vide unifié" ou "vide massif" ne peut exister qu'à des températures supérieures à 10^26 K.

[Deedee81]

Salut,

L'Energie du vide serait à l'origine de la matière(..)

Ca reste extrêmement spéculatif. J'ai vu dans ArXiv des modèles d'univers avec création de matière (en fait un rayonnement de Hawking) à partir du vide (en réalité aussi ce n'est pas "à partir de rien" car c'est toujours par interaction avec le champ gravitationnel. Ca n'a rien de si fantastique, ce phénomène est déjà connu en théorie quantique des champs, des particules pouvant être créées par un champ électrique statique, impossible à réaliser tel quel en labo mais observé dans le champ électrique très fort des gros noyaux atomiques).

Dans ces modèles les auteurs essayaient de "limiter la production de matière" (en jouant sur les paramètres). Mais je me suis demandé si l'inverse n'était pas possible : une production massive de particules pendant l'inflation, donnant toute la matière observée. Mieux encore, vu l'asymétrie CP de l'interaction faible, la production pourrait être légèrement en faveur de la matière résolvant ainsi un problème épineux bien connu. Et qui dit CP, dit T donc il est possible (mais je ne saurais le prouver) que ce soit irréversible.

Mais ça reste spéculatif. Déjà les calculs de théorie quantique des champs en présence de gravité sont très ardus. Mais si en plus on a besoin d'un modèle incluant l'interaction faible, bonjour les calculs !!!! Et c'est pourtant inévitable (la remarque de Pio fait référence en réalité au Higgs, au "faux vide", à l'interaction faible et la brisure spontanée de symétrie).

Quant on sait en plus que la gravité quantique semi-classique est inconsistante (elle conduit à des contradictions) on ne sait même pas calculer correctement la réaction en retour sur l'espace-temps. Et donc ce genre de théorie/idée est proche du fantasme car on ne sait pas faire grand chose avec à part justement fantasmer.

A défaut d'attendre le prochain super génie des maths qui réussira à calculer tout ça, essayons déjà de voir si on trouve des indices dans les observations (LHC, rayonnement fossile : je suis impatient de voir les résultats de mesure de sa polarisation, ça ne devrait plus tarder, etc....).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Salut,



Ca reste extrêmement spéculatif. J'ai vu dans ArXiv des modèles d'univers avec création de matière (en fait un rayonnement de Hawking) à partir du vide (en réalité aussi ce n'est pas "à partir de rien" car c'est toujours par interaction avec le champ gravitationnel. Ca n'a rien de si fantastique, ce phénomène est déjà connu en théorie quantique des champs, des particules pouvant être créées par un champ électrique statique, impossible à réaliser tel quel en labo mais observé dans le champ électrique très fort des gros noyaux atomiques).

Dans ces modèles les auteurs essayaient de "limiter la production de matière" (en jouant sur les paramètres). Mais je me suis demandé si l'inverse n'était pas possible : une production massive de particules pendant l'inflation, donnant toute la matière observée. Mieux encore, vu l'asymétrie CP de l'interaction faible, la production pourrait être légèrement en faveur de la matière résolvant ainsi un problème épineux bien connu. Et qui dit CP, dit T donc il est possible (mais je ne saurais le prouver) que ce soit irréversible.

Mais ça reste spéculatif. Déjà les calculs de théorie quantique des champs en présence de gravité sont très ardus. Mais si en plus on a besoin d'un modèle incluant l'interaction faible, bonjour les calculs !!!! Et c'est pourtant inévitable (la remarque de Pio fait référence en réalité au Higgs, au "faux vide", à l'interaction faible et la brisure spontanée de symétrie).

Quant on sait en plus que la gravité quantique semi-classique est inconsistante (elle conduit à des contradictions) on ne sait même pas calculer correctement la réaction en retour sur l'espace-temps. Et donc ce genre de théorie/idée est proche du fantasme car on ne sait pas faire grand chose avec à part justement fantasmer.

A défaut d'attendre le prochain super génie des maths qui réussira à calculer tout ça, essayons déjà de voir si on trouve des indices dans les observations (LHC, rayonnement fossile : je suis impatient de voir les résultats de mesure de sa polarisation, ça ne devrait plus tarder, etc....).

Pas si "extrêmement spéculatif" que ça, quand même. C'est inclus dans le modèles standard par le biais de l'inflation. Dans le scénario inflationnaire, toute la matière constituant l'univers a été créée à partir du processus de reheating à la fin de l'inflation. A la fin du "roulement lent" le champ d'inflaton s'effondre vers son minimum ça forme un condensat de Bose qui oscille autours de ce minimum, ces oscillation se couplent par des résonances aux champs de matière ce qui les excite et peuple l'univers de particules.

Me demandez pas les détails ^_^ mais c'est expliqué par le menu ici : Lectures on Reheating after Inflation de Kaloian Lozanov

[Deedee81]

Pas si "extrêmement spéculatif" que ça, quand même. C'est inclus dans le modèles standard par le biais de l'inflation.

Ah j'ignorais cela.

Mais question : l'inflation fait bien entendu partie du modèle standard, mais les mécanismes responsables de celle-ci, ça ne fait pas partie du modèle standard, non ?

Mais article vraiment intéressant. C'est exactement ce à quoi j'avais pensé et j'ignorais que cela avait été étudié. Et c'est bien de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe, donc "moyennement spéculatif" (difficile à vérifié mais très solidement basé sur les théories existantes bien validées, un peu comme le rayonnement de Hawking).

Merci,

[zebular]

Alors merci pour vos retours.
Comme je l'indiquais, je tentais de reproposer la question d'Extrazlove qui à mon gout, a été un peu vite clôturée. Donc j'ignore quel idée précise, il a derrière la tête mais je l'ai interprétée comme un processus qui pourrai être réversible, j'avais déjà lu les démonstrations soignées de Gilgamesh sur la naissance de l'Univers à partir de l'Energie du vide et donc le retour arriére serait il possible ?(Le Big Crunch, peut être?)

[amineyasmine]

Bonjour
@zeb ular
Tu n'a pas vu la question "tu entends quoi par vide"

Le vide et la matière ont été créé au même instant.

[pm42]

Le vide et la matière ont été créé au même instant.

Lire le fil t'éviterait ce genre de remarque, notamment le post de Gilgamesh.

[amineyasmine]

Lire le fil t'éviterait ce genre de remarque, notamment le post de Gilgamesh.

ok OK ok OK

[caraibe13]

Masse volumique au coeur d'une étoile à neutrons : 10^18 kg/m3

C'est je crois 10^18g cm3
Bien que Jo740+6620 a une masse volumique de 3*10^17 Kg au m3
ou 300 000 000 T au cm3 Y a pire ??

Le vide et la matière ont été créé au même instant.

L'espace- temps et la matière tu veux dire

[Gilgamesh]

Mais question : l'inflation fait bien entendu partie du modèle standard, mais les mécanismes responsables de celle-ci, ça ne fait pas partie du modèle standard, non ?

Je vais sans doute me répéter et je pense que la plupart des éléments te sont connus mais on va le faire pour tout le monde

Tous les scénario d'inflation font appel à un (ou plusieurs) champ scalaire, l'inflaton ϕ dont la densité d'énergie est donnée par son potentiel V(ϕ). La forme de ce potentiel est une question ouverte mais l'idée initiale est que comme le champ de Higgs (qui est du reste un des candidats en lice) il adopte une forme en chapeau mexicain comme représenté ci-dessous. Initialement le champ est nul ϕ=0 mais sont potentiel ne l'est pas (état de "faux-vide" c-a-d qu'on a un minimum d'énergie local, mais qui n'est pas un minimum global).

Sa valeur est très élevée, plausiblement de l'ordre de l'énergie de Grande Unification soit une densité d'énergie de l'ordre de (10¹⁶ GeV)⁴. Mais l'échelle d'énergie de l'inflation fait partie des questions ouvertes (ça fait partie des enjeux de la détection du mode B de polarisation du CMB).

Comme c'est vide, la pression P est de même valeur mais de signe opposée à la densité d'énergie ρ, soit une équation d'état P=−ρ. Comme c'est homogène (parce que vide) le tenseur énergie-impulsion du milieu ne contient que des termes diagonaux T₀₀ = ρ, T₁₁ = T₂₂ = T₃₃ = P = −ρ. La trace du tenseur (somme des termes diagonaux) est négative ce qui se conduit à une gravité répulsive.

Le taux d'expansion H² ~ ρ est constant (et très élevé si ρ est très élevé) et on a un univers de De Sitter avec un facteur d'échelle qui croit de manière exponentielle

a(t) ~ e^Ht

Ce mode d'expansion exponentielle de l'Univers est nommément ce qu'on appelle l'inflation. Fun fact : comme l'énergie du vide domine à nouveau l'Univers nous sommes à nouveau et présentement en situation d'inflation.

Le modèle consensuel actuel pour l'inflation initiale fait intervenir le paradigme du roulement lent (slow rolling) : l'idée est que la forme du potentiel présente un plateau légèrement incliné : le champ "roule" vers un état d'énergie moindre mais en gardant une valeur élevée. La longueur minimale (minimale, j'insiste) et la pente du plateau sont paramétrés de manière à satisfaire les observables cosmologiques de platitude et d'homogénéité de l'univers. Au minimum, il faut que l'univers croisse d'un facteur e⁶⁰ ~ 10²⁶ entre le début et la fin de l'inflation. Puis le plateau termine abruptement, le potentiel s'effondre et le taux d'expansion avec. Fin de l'inflation. Ce faisant son énergie est transférée aux champs de matière par le mécanisme du reheating et on raccorde ça avec un Big Bang chaud : la pression du milieu est désormais positive (et colossale) et la gravité est devenue attractive, ce qui freine l'expansion. Le facteur d'échelle croît désormais comme la racine carré du temps, a(t) ~ t^1/2, on entre dans l'ère radiative.

[Gilgamesh]

Illustration du paradigme de roulement lent (slow rolling inflation)

source

[pascelus]

Bonjour,

Ce faisant son énergie est transférée aux champs de matière par le mécanisme du reheating et on raccorde ça avec un Big Bang chaud

Qu'appelles-tu "champs de matière"?

...la gravité est devenue attractive, ...

Je pensais que la gravité était émergente à cette époque là? Veux-tu dire que la gravité change de signe, qu'avant le Big-bang chaud on avait une gravité répulsive?

[extrazlove]

Y a une grande différence en terme d'énergie entre le vide relativiste et vide quantique.
Voici quelque question pour pousser cette discussion loin.

Quelle est l'équation du mouvement du vide relatif et quantique dans le temps?
Existe-t-il un modèle standard de physique pour un vide qui décrit son mouvement dès les premiers instants du bigbang?
Parce que comme nous pouvons sentir l'énergie, nous pouvons aussi sentir qu'il n'y a rien dans l'espace et le temps.
Dans un modèle mathématique de la physique du mouvement du vide, y a-t-il un bruit de vide cosmique et aucune énergie dans ses équations qui décrivent le mouvement du vide?
Existe-t-il des constantes de mouvement de vide pour l'univers inobservable dans notre univers observable comme pour l'énergie?

[yves95210]

Qu'appelles-tu "champs de matière"?

Les champs de la théorie quantique des champs qui correspondent aux particules du modèle standard.

Je pensais que la gravité était émergente à cette époque là? Veux-tu dire que la gravité change de signe, qu'avant le Big-bang chaud on avait une gravité répulsive?

Ce n'est pas la gravité qui est répulsive, c'est la pression qui est négative (de même valeur que la densité d'énergie mais de signe opposé), comme Gilgamesh l'a expliqué:

Comme c'est vide, la pression P est de même valeur mais de signe opposée à la densité d'énergie ρ, soit une équation d'état P=−ρ. Comme c'est homogène (parce que vide) le tenseur énergie-impulsion du milieu ne contient que des termes diagonaux T₀₀ = ρ, T₁₁ = T₂₂ = T₃₃ = P = −ρ. La trace du tenseur (somme des termes diagonaux) est négative ce qui se conduit à une gravité répulsive.

Le taux d'expansion H² ~ ρ est constant (et très élevé si ρ est très élevé) et on a un univers de De Sitter avec un facteur d'échelle qui croit de manière exponentielle
a(t) ~ e^Ht

PS : la gravité n'est éventuellement émergente (on n'en sait rien) qu'avant cette phase. Dans la phase d'inflation la relativité générale est supposée s'appliquer.

[amineyasmine]

Le vide et la matière ont été créé au même instant.

L'espace- temps et la matière tu veux dire

Je ne sais plus, je pense le tout

[zebular]

@Gilgamesh
Alors effectivement tu as déjà décrit tout ce processus et tu réponds à la question initiale du fil, tant mieux si ça cela stimule les méninges qui passent par là mais je me permets de préciser que la vrai question qui m'intriguait etait "est ce que la matiére peut créer le vide?" en exceptant le cas du mélange matiére-antimatiére,bien entendu..

[JPL]

Tu t’es mis d’accord avec extrazlove pour ressortir un sujet que j’avais viré ? Contournement d’une décision de la modération.

Discussion fermée.

[Gilgamesh]

Les champs de la théorie quantique des champs qui correspondent aux particules du modèle standard.



Ce n'est pas la gravité qui est répulsive, c'est la pression qui est négative (de même valeur que la densité d'énergie mais de signe opposé), comme Gilgamesh l'a expliqué:


PS : la gravité n'est éventuellement émergente (on n'en sait rien) qu'avant cette phase. Dans la phase d'inflation la relativité générale est supposée s'appliquer.

Ah si, si. La gravité est répulsive, du fait que la pression est négative. Et c'est paradoxal car une pression négative c'est en fait une tension. Si on imagine dans notre monde une canette de coca remplie d'un vide de haute énergie baignant dans notre vide de basse énergie cette tension tire sur les parois et la canette devrait s'écraser. Mais injecté dans les équations de la RG, une pression négative de même valeur absolue mais de signe opposé à la densité d'énergie provoque une expansion spontanée de l'espace. Et c'est ÇA et pas autre chose qui est à l'origine de l'expansion de l'univers. En l'absence d'inflation, le taux d'expansion doit être posé à la main dans les conditions initiales du Big Bang (et il faut lui donner une valeur infinie...).

Et concernant l'émergence de la gravité... Bah dans le cadre de l'inflation, il n'en est pas question. Y'a pas de mur de Planck et tout le bazar.

J'ai l'impression de me répéter encore mais le schéma logique ce n'est pas :

t = 0                     10-35 s
BIG BANG  .... puis ... INFLATION ... puis régime d'expansion classique

mais bien :

t non borné dans la passé
INFLATION ............................FIN DE L'INFLATION/BIG BANG, régime d'expansion classique