Particules répulsives émergeant du vide quantique

[Milkman21]

Bonjour,

est il possible que des particules répulsives puissent émerger aléatoirement du vide quantique
sans arrêt et en tout point de l univers ? Ça pourrait expliquer l expansion de l univers lorsque ces particules ne rencontrent pas de particules baryoniques. Et lorsque elles en rencontrent elles viennent "répulser" les forces baryoniques entres elles et donc augmentent la gravité plus il y a de particules baryoniques.
Je crois que j ai entendu parler de ça mais pas sûr. Finalement ces particules seraient à notre portée car partout autours ou dans nous.. Je pose mon herbe et mon verre de vin un temps et attends vos mépris quant à ma question 

Bonne journée 
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[Gilgamesh]

Bonjour,

est il possible que des particules répulsives puissent émerger aléatoirement du vide quantique
sans arrêt et en tout point de l univers ? Ça pourrait expliquer l expansion de l univers lorsque ces particules ne rencontrent pas de particules baryoniques. Et lorsque elles en rencontrent elles viennent "répulser" les forces baryoniques entres elles et donc augmentent la gravité plus il y a de particules baryoniques.
Je crois que j ai entendu parler de ça mais pas sûr. Finalement ces particules seraient à notre portée car partout autours ou dans nous.. Je pose mon herbe et mon verre de vin un temps et attends vos mépris quant à ma question

Ce passage en gras est clairement évitable et ne place pas la discussion sous les meilleurs auspices.

Ceci dit...

La notion de « particule répulsive » ou de « force baryonique » n’est pas standard en physique. Une particule (baryon, lepton, boson de jauge, etc.) peut porter une charge qui, selon l’interaction concernée (forte, faible, électromagnétique ou gravitationnelle), peut être attractive ou répulsive. Concernant les baryons en particulier (comme les protons et neutrons), ils se caractérisent par le fait qu'ils sont sensibles à l’interaction forte, dont les trois types de charges ont été baptisées « couleur » (R: rouge G: vert B: bleu). De ce fait, ils forment obligatoirement des états « blancs » (neutres en couleur) : soit 3 quarks de couleurs complémentaires (RGB), ce qui donne les baryons, soit une paire quark-antiquark (une couleur et son anti-couleur), ce qui donne des mésons. Ils n’interagissent donc pas via la force forte à longue distance (ni attraction ni répulsion).

Pour expliquer l’expansion de l’univers, il faut considérer la gravité dans le cadre de la relativité générale. Contrairement à la gravité newtonienne (toujours attractive), la relativité générale permet une forme de gravité répulsive via la pression : en relativité générale, la pression contribue à la gravité. Pour un fluide cosmologique, la relation entre densité d’énergie (ρ) et pression (P) est donnée par l’équation d’état :

P = wρ,

où w est un paramètre caractéristique de chaque composante énergétique.

En cosmologie, on distingue quatre composantes distinctes, chacune avec son équation d’état spécifique :

1. La matière (composante dite non-relativiste) qu'on appelle souvent poussière en cosmo : w=0 (pression négligeable).

2. Le rayonnement (composante dite relativiste), photons, neutrinos : w = 1/3 (pression de radiation).

3. La courbure : nulle dans un univers plat (ce qui est le cas de notre univers en première approximation).

4. La constante cosmologique (aka énergie sombre) notée Λ : w = −1 => P = −ρ. C'est cette pression négative qui engendre une gravité répulsive, qu'on peut mettre à la source de l’expansion.

La nature profonde de cette constante cosmolgique fait encore l'objet de spéculation, mais l'interprétation la plus usuelle est de l'identifier à un vide quantique de densité d'énergie non nulle (et positive).

Parce que le vide quantique n’est pas « vide » au sens classique du terme. Il est rempli de fluctuations de champs qui produisent des paires de particules virtuelles. L’énergie du vide est calculée comme la somme des énergies de point zéro de tous les champs quantiques. Ce calcul prédit une densité d’énergie 10¹²⁰ fois supérieure à celle observée, ce qui pose le problème de la constante cosmologique (l’un des grands défis de la physique moderne). Mais en tout cas, l'idée que le vide n'a pas une énergie nulle (comme en physique newtonienne) est naturellement cablé dans la théorie quantique des champs.

Quelles sont les conséquences de cette densité d'énergie non nulle sur la pression ?

En thermodynamique, pour un système adiabatique (comme l’univers), la conservation de l’énergie s’écrit :

dU = −PdV

Si le fluide dont on augmente le volume d'une quantité dV est le vide cela implique que l’énergie interne U augmente avec l’expansion

dU = ρdV.

L'identification des deux équations nous donne le P = −ρ.

En relativité générale, la gravité d’un fluide est donnée par ρ + 3P. Pour le vide (P=−ρ), cela donne :

ρ − 3ρ = −2ρ

soit une gravité répulsive.

L’expansion exponentielle de l’univers :

a(t) ∼ e^Ht

en découle naturellement, avec
a(t) la croissance du facteur d'échelle ("taille de l'univers") avec le temps.
H = √ (Λ/3) le taux d'expansion.

Bilan des courses : l’expansion de l’univers est expliquée par la constante cosmologique (énergie du vide), dont la pression négative agit comme une force répulsive. Les particules virtuelles du vide ne peuvent pas interagir directement avec la matière baryonique, mais leur effet collectif (via l’énergie du vide) influence la dynamique cosmique.

[oualos]

Merci pour ce cours très intéressant

[Milkman21]

Ok merci beaucoup ! Je comprends mieux. Les particules virtuelles du vide ne peuvent donc pas se trouver à notre portée, ici, à l instant t.. c est dommage qu elles n interagissent pas avec la matière, ça aurait pu expliquer beaucoup de chose.
Bonne soirée !
Double M

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Ok merci beaucoup ! Je comprends mieux. Les particules virtuelles du vide ne peuvent donc pas se trouver à notre portée, ici, à l instant t.. c est dommage qu elles n interagissent pas avec la matière, ça aurait pu expliquer beaucoup de chose.
Bonne soirée !
Double M

Elles n’interagissent pas directement. Ou alors, si elles interagissent, elles se transforment en particules réelles. C'est ce qui se passe dans un collisionneur de particules, comme le LHC : au point de collision, l'énergie cinétique des particules du jet est transférée à tout un tas de particules virtuelles qui acquièrent alors l'énergie qui leur manque pour devenir réelles.

[Milkman21]

Merci Gilgamesh et désolé pour la phrase en gras.. c est juste que je trouvais ma question un peu perchée. Je m imaginais des particules "virtuelles" qui émergeaient du vide quantique et qui "créaient" un espace (comme un cube primaire de la taille minimale possible) à chaque fois qu elles émergent. Expliquant un peu l expansion. Ils se passeraient un truc lorsque il y a de la matière baryoniques, les empêchant de prendre de la place ou d émerger ou peut être même de faire quelque chose en rapport avec la gravitation.. Bref je m arrête là ! Ça fait du bien de rêver ! Bonne journée ������