Existe-t-il des composants ultimes de l'univers ?

[invitea4732f50]

Bonjour,

Existe-t-il des composants ultimes de l'univers ?
J'aurais tendance à penser que non, et que si nous accédons à des niveaux d'énergie plus élevés dans nos collisionneurs,
nous accederons certes à de nouveaux types d'inter-actions, mais sans qu'on puisse dire qu'il s'agit là de composants ultimes.

D'un autre côté, il doit nécessairement exister une limite supèrieure à l'énergie que l'on peut déployer pour fouiller l'intimité de la matière.
Cela signifie-t-il pour autant qu'il existe de composants ultimes ?

Qu'en pensez-vous ?

Cordialement
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[papy-alain]

Bonjour.

Je pense que nous sommes tout près de nos limites observationnelles. On va encore élever en 2014 l'énergie du LHC, mais on n'ira plus très loin au-delà de ce qu'on peut actuellement décortiquer. Si la théorie des cordes devait être confirmée, on n'observera jamais une corde, dont la dimension est peut être de l'ordre de la longueur de Planck. Ce n'est pas une question de technologie, mais bien une question de limite physique : on ne construira jamais un collisionneur ayant la taille du système solaire.

[evrardo]

Bonjour.

Je pense que nous sommes tout près de nos limites observationnelles. On va encore élever en 2014 l'énergie du LHC, mais on n'ira plus très loin au-delà de ce qu'on peut actuellement décortiquer. Si la théorie des cordes devait être confirmée, on n'observera jamais une corde, dont la dimension est peut être de l'ordre de la longueur de Planck. Ce n'est pas une question de technologie, mais bien une question de limite physique : on ne construira jamais un collisionneur ayant la taille du système solaire.

Sauf avec d'autres technologies.
Dans les années 1960 avec le plus grand télescope du monde au Mont Palomar, on pensait qu'on avait atteint les limites des possibilités d'observations. Puis il y a eu Hubble, puis les radiotelescopes.

Nous sommes peut être qu'aux débuts d'une formidable expansion des technologies. Débat déjà souvent posé.

[invite51d17075]

bjr , je vient de poster une question allant un peu dans le même sens en physique sur les limites des accélérateurs.
bref, d'accord avec Alain !

[A voir en vidéo sur Futura]

[evrardo]

On ne construira jamais un collisionneur ayant la taille du système solaire.

Pourquoi pas?
Il y a seulement 100 ans, on disait bien que ce sera à jamais impossible d'aller sur la Lune.
Donc pourquoi une technologie suffisament avancée ne permettrait pas ceci? En théorie est ce possible?

[invite51d17075]

Pourquoi pas?
Il y a seulement 100 ans, on disait bien que ce sera à jamais impossible d'aller sur la Lune.
Donc pourquoi une technologie suffisament avancée ne permettrait pas ceci? En théorie est ce possible?

déjà quel orbite choisir ?
quand à la quantité de matière necessaire , je pense que celà frole l'impossible.

[Deedee81]

Salut,

Donc pourquoi une technologie suffisament avancée ne permettrait pas ceci? En théorie est ce possible?

Je pense que les limite que l'on rencontre maintenant sont plus d'ordre financier que d'ordre technologique. Le tout est donc de voir combien de temps il faudra pour mettre en place tout ça. Ca dépend d'énormément de facteurs (technologiques car l'amélioration diminue les coûts, économiques, politiques). Difficile à dire.

Si on acceptait par exemple de dépenser chaque année l'équivalent du PNB français (dans un projet international) pour mettre ça au point et en place, combien de temps faudrait-il ? Cent ans ? Mille ans ? Difficile à dire mais ce serait long et on n'aurait quasiment aucun autre projet important en parallèle, il boufferait tout.

Ce genre de limitation, c'est très c.. mais on doit bien vivre avec

[invite51d17075]

en complément,
est-il même possible de chrffrer ce projet et d'en donner une perspective dans le temps ?
il me semble que non, donc hypothèse purement SF !

[Deedee81]

en complément,
est-il même possible de chrffrer ce projet et d'en donner une perspective dans le temps ?
il me semble que non, donc hypothèse purement SF !

En tout cas le chiffrage ne pourrait qu'être assez grossier. Déjà pour des projets de moindre ampleur on tombe souvent sur des mauvaises surprises, des difficultés inattendues, etc... qui rallongent le budget et le temps. Et ici c'est tellement futuriste que le terme SF me semble en effet approprié. Au moins pour encore un bon moment.

[evrardo]

En fait cette question est exactement la même que de demander s'il y a une limite à l'univers....mais dans l'autre sens, vers l'infiniment petit.
Si l'univers n'a pas de limites, connues pour l'instant, vers l'infini grand, il se pourrait qu'il y ait une limite vers l'infiniment petit. Comme il n'y a pas de limite à l'augmentation de la température, alors qu'il y a une limite pour la température la plus basse.

[Deedee81]

En fait cette question est exactement la même que de demander s'il y a une limite à l'univers....mais dans l'autre sens, vers l'infiniment petit.
Si l'univers n'a pas de limites, connues pour l'instant, vers l'infini grand, il se pourrait qu'il y ait une limite vers l'infiniment petit. Comme il n'y a pas de limite à l'augmentation de la température, alors qu'il y a une limite pour la température la plus basse.

Je suis d'accord. Bien que ça reste de l'ordre de l'hypothèse. Cette limite est même une conséquence de la gravitation quantique à boucles (pas une hypothèse, c'est une déduction/prédiction de la théorie, mais elle est de toute façon basée sur d'autres hypothèses).

[invite6cf0b74e]

Bonjour,
cette question présuppose qu'on peut "zoomer" de plus en plus en utilisant des énergies de plus en plus grandes, peut être (je n'en sais rien) qu'il existe un modèle physique qui nous dit que le "zoom" ne peut pas se poursuivre à l'infini, l'idée mathématique de "zoom" est peut être limitée par des contraintes physiques et dans ce cas il y a une limite et on peut imaginer des constituants ultimes au niveau de cette limite, est ce que les physiciens proposent des limites à leur modèle...avec des phrases du type "au delà de x Gev on ne peut rien dire..." ou mieux "on ne peut pas aller au delà de x Gev"... dans ce cas on aurait les constituants ultimes pour un modèle donné... en fait ce ne serait pas "ultimes"... plutôt des constituants "relatifs" à un modèle donné... ce serait déjà pas mal. On pourrait répondre à la question en disant "Dans le modèle ..... les constituants ultimes sont........".

[Deedee81]

Salut,

[...] ce serait déjà pas mal. On pourrait répondre à la question en disant "Dans le modèle ..... les constituants ultimes sont........".

Oui, c'est déjà ce qu'on fait d'ailleurs. Par exemple quand on parle des composants du noyau en physique atomique. Ou quand on parle de particules élémentaires en physique des particules.

La difficulté est plutôt : est-ce que ce jeux de poupée russes (objets de plus en plus élémentaires) va s'arrêter un jour (avec le progrès des théories) ? Certains pensent que non (tenant d'une approche "physique de l'émergence") d'autres que oui (j'en fait partie mais c'est une confession de foi, rien ne le prouve).

[invitea6de3376]

il est difficile d'affirmer que les poupées russe continuent sans doute, comme d'affirmer qu'elles s'arretent forcement.
Il y a néanmoins quelques arguments pour la finitude: l'espace et le temps eux-meme n'ont plus forcement de sens aux petites echelles (que l'on considere l'echelle de Planck, le principe d'indetermination, voire la maille des boucles quantiques de la théorie eponyme). Par ailleurs, un theoreme prouve qu'on ne peut pas evoquer de variables cachees (des sous-particules ou des degres de libertés encore inconnus) pour expliquer les paradoxes surprenants de la physique quantique.
Il y a également des arguments de l'autre coté, mais pas tout a fait dans la logique poupée russe: aux tres hautes energies, on voit apparaitre de nouvelles particules qui ne peuvent guere exister habituellement. on pourrait donc penser que des "echos de particules" et leur combinaison apparaitrons sans fin avec l'augmentation de puissance des experiences. Cela dit, stricto sensu, l'energie de l'Univers est finie, donc la course de ce coté la n'est pas illimitée.

[evrardo]

Cela dit, stricto sensu, l'energie de l'Univers est finie, donc la course de ce coté la n'est pas illimitée.

salut Fabrice.
c'est toi qui affirme ceci, ou c'est un fait démontré par la science?

[invitea6de3376]

la science ne demontre jamais rien (il n'y a qu'en maths - qui ne sont pas des sciences - qu'on demontre, et qu'il y a du vrai absolu et definitif).
Donc c'est toujours "a la lueur de tout ce qu'on sait, qu'on a vu, et deduit, jusqu'a aujourd'hui'. (peut-etre demain une pomme tombera vers le haut, mais jusqu'a aujourd'hui on n'a pas de probleme avec la gravité pour expliquer tous les observables).

a la lueur de ça, il existe un sain principe physique encore jamais démenti: "la nature a horreur des infinis" (ou des divisions par zero ).
Meme pour un trou noir (et qui sait, le bigbang au temps zero), seul le *modele* valide dans certaines limites tombe sur une division par zero, mais dans la nature il y a alors toujours un phenomene negligeable d'habitude qui ne l'est plus alors, et qui evite l'infini.

sinon, plus concretement, comme l'energie a une masse equivalente (si la RG est vraie), alors si notre univers observable avait une energie infini, il y aurait aussi une gravitation infinie. et toutes sortes d'autres problemes attenants (temperature, etc, si on suppose que la physique reelle ne nous echappe pas trop).

[evrardo]

sinon, plus concretement, comme l'energie a une masse equivalente (si la RG est vraie), alors si notre univers observable avait une energie infini, il y aurait aussi une gravitation infinie. et toutes sortes d'autres problemes attenants (temperature, etc, si on suppose que la physique reelle ne nous echappe pas trop).

Je ne parle pas d'une énergie infinie, mais d'une énergie qui augmenterait.
Demain l'univers contiendrait plus d'énergie qu'aujourd'hui. En tenant compte aussi de la transformation de matière en énergie.
Dans ce cas, de nouvelles particules pourraient apparaître.

[invitea6de3376]

"En tenant compte aussi de la transformation de matière en énergie": de toute façon, la matiere VAUT energie.

Alors il y a plusieurs elements de reponse:
- dans le sens du plus: l'expansion, correlativement a l'energie du vide (il se cree du vide, qui a de l'energie). Cela dit on peut se dire que c'est une conversion depuis une autre forme, mais bon.
- dans le sens du moins: ce qui est pertinent, c'est notre bout d'univers délimité par l'horizon cosmologique (aucune influence possible entre nous et ce qui est au dela, et reciproquement). Probleme: avec l'expansion, les galaxies s'eloignent les unes des autres, et de plus en plus passent derriere cet horizon. Donc la quantité de matiere dans notre bout d'univers decroit.

[invite868286e5]

En lisant cette discussion je me demandais si on avait déjà tenté de refaire "éclater" le produit d'une collision (les éléments qui constituent la gerbe de matière)?

[invite67604321]

À mon avis, mais je peux me tromper, les limites obversationnelles d'un accélérateur de particules de la taille de notre galaxie seraient les mêmes que pour un plus grand encore... à savoir,que pour sonder de plus en plus petit, il faut fournir toujours plus d'énergie, et ce faisant, se rapprocher de l'origine de notre univers, jusqu'à effleurer ce point...
En fournissant TOUTE l'énergie de notre univers observable, on serait encore très en dessous des niveaux nécessaires à l'exploration de l'origine, vu la fuite d'énergie causée par l'expansion de l'espace...

Il aurait fallu y être pour être sur... nos origines cosmiques resteront à jamais du domaine de la théorie...

[Deedee81]

Salut,

En lisant cette discussion je me demandais si on avait déjà tenté de refaire "éclater" le produit d'une collision (les éléments qui constituent la gerbe de matière)?

Je ne comprend pas la question. Si ça a déjà "éclaté", comment veux-tu le refaire éclater ???? (ça me rappelle la lessive plus blanc que blanc, ici c'est plus éclaté qu'éclaté )

Peux-tu préciser ?

[invite868286e5]

haha

Pour reprendre l'exemple des poupées russes. En fait, ce que l'on fait actuellement: on a plein de poupées russes emboitées les unes sur les autres et on frappe super fort dessus pour arriver à la poupée la plus petite possible.

Je me demandais si on avait déjà essayé de taper très fort dessus puis d'utiliser un appareil (j'imagine une Z-machine modifiée pour produire un fasceau laser très énergétique de très courte durée) pour retaper sur la petite poupée russe produite par le choc initial

Je suis plus clair?

[Deedee81]

Pour reprendre l'exemple des poupées russes. En fait, ce que l'on fait actuellement: on a plein de poupées russes emboitées les unes sur les autres et on frappe super fort dessus pour arriver à la poupée la plus petite possible.

Je me demandais si on avait déjà essayé de taper très fort dessus puis d'utiliser un appareil (j'imagine une Z-machine modifiée pour produire un fasceau laser très énergétique de très courte durée) pour retaper sur la petite poupée russe produite par le choc initial

Je suis plus clair?

Laisse moi reformuler.

On envoie par exemple deux protons l'un vers l'autre, violemment. Ca crée une gerbe de particules. Disons entre un électron et plein d'autres choses.

Puis on prend cet électron et on "cogne" dessus pour produire encore d'autres particules.

Etc...

C'est ça ?

La réponse est oui. Les particules utilisées dans les accélérateurs sont généralement elles-mêmes produites par d'autres collisions (dont on ne parle pas beaucoup, c'est pas le but) et placée dans un anneau de stockage avant de servir pour d'autres collisions.

Note que dans ce cas, ce n'est pas un problème de poupée russe. L'électron est considéré comme élémentaire. Si on fait se percuter violemment deux électrons (comme on le faisait avec le LEP, enfin, un électron + un positron) cela produit des tas de particules.... qui ne sont pas inclues dans l'électron au départ. Elles sont créées.

Oui, percuter deux particules composites peut les briser en leurs composants (comme deux atomes qui se percutent par exemple) mais il y a aussi création de particules. Par exemple, pour le LHC, les protons étant composés de quarks et ceux-ci ne pouvant être isolés, on ne sépare pas le proton en ses composants : on crée des tas de particules. Et celles-ci, très énergétiques et donc de longueur d'onde très courte, donnent des informations sur la structure interne du proton.

[invite868286e5]

Oui c'est bien ça l'idée.

Mais c'est juste qu'avec l'interaction forte, ça n'apporte rien

[Deedee81]

Mais c'est juste qu'avec l'interaction forte, ça n'apporte rien

Non, c'est clair que le confinement pose beaucoup de difficultés (autant théoriques qu'expérimentales).

[invite51d17075]

je crois que Deedee a bien fait de rappeler qu'on ne cassait pas des particules pour en voir les constituants. ( ex de l'electron )
ce n'est pas si simple.
maintenant rien n'interdit d'imaginer autre chose que des accélérateurs pour explorer l'infiniment petit.
il reste néanmoins une limite théorique actuelle donné par la physique quantique.

[invite868286e5]

Question à la con: on a déjà essayé d'envoyer des particules intriquées dans des accelerateurs?

[jacquolintégrateur]

Question à la con: on a déjà essayé d'envoyer des particules intriquées dans des accelerateurs?

Bonjour
En principe, l'intrication ne concerne que la MQ standard, c'est à dire non relativiste. Le phénomène, prévu dés l'origine, provient de ce que les solutions de l'équation de Schrödinger, dans le cas de n particules, décrivent une "particule unique" se propageant dans un espace à 3 n dimensions. Les expériences d'A. Aspect et autres ont prouvé que ceci avait bien lieu (en dépit des objections célèbres de E.P.R !!), pour des systèmes de 2 photons !! En TQC, on ne considère plus "des particules" éléments à un nombre fini de degrés de liberté, mais "des champs" compoortant un nombre infini de degrés de liberté. Le faisceau du LHC est aussi relativiste qu'on puisse l'être !!! Que pourrait être l'intrication dans de telles circonstances ??
La remarque d'ansset concernant l'exploration de la matière avec d'autres moyens que les accélérateurs est intéressante: la matière condensée, à l'état de densité extrèmes (naines blanches, pulsars, étoiles "gelées"), est certainement de nature à réserver de grandes surprises. Les particules, qui y apparaissent sont 'elles les mêmes que celles que l'on connait ??? Il serait, certes, intéresant de la produire au laboratoie (compression inertielle ??) ou d'aller l'étudier là où elle se trouve: Srius B, une naine blanche, fascinant laboratoire de RG et TQC (champ de gravitation énorme et champ magnétique de plusieurs millions de Tesla) n'est qu'à 8,64 A. L: la porte à côté !!! Lorsqu'on y enverra des sondes (vers la fin du siècle ou au siècle prochain) nos arrières petits enfants auront certainement des surprises !
Cordialement.

[Deedee81]

Je répond aussi car je veux aborder la réponse d'une toute autre façon

Question à la con: on a déjà essayé d'envoyer des particules intriquées dans des accelerateurs?

C'est un peu ce qu'on fait quand on utilise des électrons intriqués dans des expériences. On les observe après séparation ce qui revient à dire "les percuter avec des photons".

Bon, d'accord, ce n'est pas vraiment des accélérateurs/colisionneurs au sens où on l'entend habituellement Mais, bon, c'est surtout que je ne vois pas trop l'intérêt de faire ça. D'autant que les collisions ne donneraient de toute façon pas le même résultat des deux côtés (le résultat ne dépend pas que de l'état initial de la particule, il y a aussi de l'incertitude quantique, or l'intrication ne fait qu'intriquer cet état initial, sans plus)

[invite868286e5]

Honnêtement, moi-même je ne vois pas trop non plus à quoi ca pourrait servir... On ne sait jamais, ça pourrait donner des résultats assez surprenants... Collisionner deux particules l'une avec l'autre alors qu'elles sont censées se comportées comme un tout unique... Ca donnerait peut être une indication sur la nature du lien entre les deux

Ou collisioner deux particules intriquées avec deux autres particules intriquées... Ca pourrait être fun...

tiens j'y pense: peut-on intriquer deux couples de particules déjà intriqués? Il y a une limite au nombre de particules pouvant être "contenues" dans un système intriqué?