Inflation quelles dimensions ?

[Daniel1958]

Bonjour




Je suis en train de lire le lire de M. Katie Mack comment tout finira astrologiquement parlant (non je rigole c'est Astrophysiquement parlant)

Cette femme exerce le métier de Phénoménologiste qui est l'interface entre le physicien théoricien et le physicien expérimentateur.
Elle met en ordre et analyse les idées mathématiques pour les expérimentateurs. Pas mal comme en Job. En contrepartie il faut des connaissances quasi encyclopédiques et de top niveau.

Elle a écrit et cela peut intéresser les débutants comme moi que dans le point extrêmement dense originel comme le temps n'existait la lumière n'avait donc pas de vitesse.
Cette donnée de base permet de mieux comprendre pourquoi l'inflation est si appréciée car après son passage le champ scalaire présente la même valeur de température même pour des photons éloignés

.
C'est un élément de plus en faveur de l'inflation (Parenthèse refermée).

Elle parle donc de l'inflation cosmique en expliquant que l'univers observable a augmenté de 10 ²⁶ (il est possible de mettre des valeurs en exposant en utilisant l'éditeur de texte).

Evidemment cela ne l'a pas rendue (la taille) plus grand qu'un ballon de plage. Mais si l'on considère que cela partait d'un point inconcevablement plus petit d'une particule en 10 ^-34 seconde il y a de quoi être impressionné

Sur Wikipedia

L'inflation cosmique est un modèle cosmologique s'insérant dans le paradigme du Big Bang lors duquel une région de l'Univers comprenant l'Univers observable a connu une phase d'expansion très rapide

J'avais lu que grâce à l'inflation on passait de la tête d'épingle à la taille d'une petite galaxie.

Je ne suis pas cosmologiste et ça se voit à votre avis qu'elle est la taille de l'univers observable après l'inflation (si celle-ci a bien existée) ? Un petit ballon ou une galaxie ?
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[jiherve]

bonsoir,
tout dépend de la taille de l’élément de départ dont on ne sait rien:
si longueur de Planck 10^-35m alors multiplié par 10^26 cela fait du nanométrique picochouillesque
une tête d’épingle c'est millimétrique donc au final 10^23m ce qui est très gros 10^7 AL bien supérieur à la taille d'une galaxie!
JR

[Daniel1958]

Oui merci pour votre response

Et vous qu'en pensez-vous au niveau du choix d'un point inconcevablement plus petit d'une particule vers un ballon de plage ou tête d'épingle à la taille supérieure d'une grande galaxie. C'est vrai au niveau rapport d'augmentation c'est le même.


En fait selon vos connaissances qu'est-ce qui vous paraît le plus plausible ? Moi je suis dans le brouillard. Mais là où je rigole un peu c'est au niveau du timing c'est très précis.

[physeb2]

Bonjour,

je dirait que le plus petit qu'une particule a un ballon de plage est pour donner une idée qui rapproche finalement a un objet visualisable par tous. Cependant, la notion de taille d'une particule n'a pas vraiment de sens commun ce qui fait que je ne suis pas tellement fan de cet exemple. De plus il est assez incorrect dans le sens ou un proton fait par exemple de l'ordre de femtometre, c'est a dire 10^-15 mètres (merci pour la remarque des exposant en éditeur de texte avancé, c'est plus agréable que d'introduire un format LateX) donc en multipliant par 10²⁶, on obtient 10¹¹ mètres, ce qui fait 100 millions de kilometres. Un joli ballon de plage Donc part plus petit qu'une particules il faut comprendre des milliards de fois plus petit, ce qui n'aide pas vraiment.

Pour l'exemple de faire passer d'une taille de tete d'épingle a une galaxie c'est un peu mieux en terme d'ordre de grandeur. Imaginon un tete d'épinglette ultra fine de l'ordre du mili-mètre : 10^-3 m , en le multipliant pas 1026 on obtient 10²³ mètres ce qui est 100 fois la taille d'une bonne galaxie spirale. Mais bon ça reste déjà plus correcte bien que pas tout a fait comme le mentionne Jiherve.

Pour finir sur les vrais tailles bah là ça va être plus compliqué car on n'en sait rien. On peut mettre une borne inférieur en utilisant la taille de l'Univers observable, basiquement délimité par le Fond Diffus Cosmologique, car on a besoin que tout ce volume fut contenu dans une zone connecté avant le début de l'inflation. Donc tu il faut faire le calcul de ce que fallait ce volume au moment de la fin de l'inflation puis diviser par 10⁷⁸ pour avoir une idée de cette valeur minimale.

Mais finalement le problème est plus complexe QUID d'un Univers infini? Pour avoir un Univers infini aujourd'hui il faut avoir une Univers déjà infini avant l'inflation. Donc tu vois que c'est compliqué (pour ne pas dire impossible) de répondre correctement a la question de quelle taille a quelle taille notre Univers a évoluer pendant l'inflation. Le meilleur reste finalement les exemples du type: quelque chose d'un peu plus petit qu'une tete d'épine devint plus grand que la taille d'une galaxie. De toutes manières personne n'est vraiment capable d'apréhender un changement de 26 ordres de magnitudes (j'inclus les physicien).

J'espère que ça aidera

[A voir en vidéo sur Futura]

[Daniel1958]

Merci

Je sens le passionné, le passeur de science et la personne tolérante. C'est agréable d'avoir des réponses claires avec un soupçon de pragmatisme. Avec peut-être une approche comme celle de Guillaume d'Ockham (pour mon petit niveau). C'est tout de suite plus lumineux

[Pio2001]

on a besoin que tout ce volume fut contenu dans une zone connecté avant le début de l'inflation.

Je rebondis là-dessus pour poser une question à ce sujet.
Dans d'anciennes discussions, on nous a expliqué que l'inflation n'a jamais eu de début et ne pouvait pas en avoir. Que c'était le mode d'expansion de l'espace initial, et que les présentation de l'histoire de l'univers où il y avait une expansion normale, suivie d'une phase d'inflation, suivie à nouveau d'une phase d'expansion normale, étaient par conséquent fausses.

Pourtant, dans mes livres d'introduction à l'astrophysique, on parle bien d'un début de l'inflation, en expliquant que si la masse volumique de la matière ordinaire (façon de parler) est très supérieure à la masse volumique du vide (ou énergie noire), alors l'expansion de l'espace est conforme au modèle du big bang sans inflation.
Mais l'expansion de l'espace fait diminuer la masse volumique de la matière ordinaire sans affecter celle du vide. Dès que la masse volumique du vide devient significative, l'inflation démarre. Elle s'arrête plus tard par une sorte de transition de phase dont j'ai oublié les détails.

S'agit-il de deux modèles d'inflation différents ?

[Deedee81]

Salut,

S'agit-il de deux modèles d'inflation différents ?

Il existe bien différents modèles. Mais je ne me rappelle pas avoir vu de distinction basée sur le démarrage de l'inflation, mais ma foi c'est fort possible.

[physeb2]

Bonjour Pio2001,

Ça fait beaucoup de questions et en plus pas des simples dans ce petit paragraphe.

Je ne suis pas un spécialiste de l'inflation donc je ne connais pas bien les détails. En particulier il ne me semble pas qu'il y aide solution satisfaisante pour donner les conditions initiales. J'avais vu il y a pas mal d'années des tentatives avec brisure de supersymetrie. Je ne m'aventurerai pas plus sur ce chemin car je dirai plus de bétises que d'habitudes.
Ce que tu décris dans comme étant expliqué dans ton livre d'introduction a l'astrophysique je ne sais trop quoi en penser. Déjà il n'y a pas de matière ordinaire a cette époque car elle viendra a la fin de l'inflation (selon le modele, la vérité je ne la connais pas)

En revanche la présentation de l'inflation comme n'ayant toujours existé est effet quelque chose qui ne me semble pas envisagé par les modèles actuels. Sinon il n'y a pas de sens a parler d'e-fold (60 e-folds = ln(10²⁶) ) car pour cela il faut un début et une fin.

Pour ce qui est de la fin, c'est ce qui s'appelle le Reheating, période durant laquelle le champs d'inflaton se désintègre vers les les champs standards actuels. Autrement dit le champs d'inflaton se désintègre en les particules que l'on connait. Dans le cas d'un modele d'inflation a un seul champs scalaire, les quantités relatives entre les particules finales est identique en tout endroit, ce qui se réfère au modèle de perturbations adiabatiques pour explique le CMB et la formation des structures.

[Pio2001]

Merci,
J'ai regardé Wikipedia, et j'ai vu qu'il existait de nombreux modèles d'inflation. Avec ou sans début, avec ou sans fin.

Au passage, j'ai trouvé des éléments de réponse à ta question, Daniel1958 : tout d'abord, le facteur de 10²⁶ n'est qu'une borne inférieure, nécessaire pour expliquer la platitude et l'homogénéité de l'univers actuel avec l'inflation, mais le facteur réel est inconnu.
En 2002, Séguin et Villeneuve (Atronomie et Astrophysique) indiquaient que cela dépendait du temps nécessaire à l'inflation pour réagir à la chute de la température en dessous de la température de grande unification (dans un modèle d'inflation basée sur les théories de grande unification, donc, reste à voir si ces modèles tiennent encore la route).
Comins, dans A La Découverte de l'Univers (2016), donne un facteur de 10⁵⁰. On est pas à 10 ordres de grandeur près...

De toutes façons, l'histoire du ballon de plage ne semble pas venir du rapport entre un volume initial et un volume final avant et après l'inflation, mais plus simplement du rapport entre la taille de l'univers observable aujourd'hui et la taille que cette portion d'univers avait lorsque la température de l'univers était comprise entre 10²⁶ et 10²⁸ Kelvins, soit une température compatible avec la fin de la période d'inflation, quelle que soit la durée et les caractéristiques de cette dernière.

[Daniel1958]

Bon ben merci pour tes infos Pio2001 bien vu

Mais il y a un truc quand même un peu embêtant c'est qu'il faille recourir à plusieurs explications entremêlées. Un peu de "standardisation" (se mettre d'accord sur par exemple "on estime que") serait pas plus mal. Car là on est presque obligé de se référer à l'auteur.
Alors bien sûr il y a des théories convergentes et divergentes mais ils pourraient se mettre d'accord sur des définitions ad minima qui serviraient de socle et qui ne modifieraient en rien les théories un peu à l'image du modèle standard.

[physeb2]

Merci pour les précisions Pio2001.

[Deedee81]

Salut,

Moi aussi je remercie Pio2001 d'avoir un peu creusé la question.