a l inverse du zero absolu

[invitea03fa308]

a l inverse du zero absolu , existe t il une chaleure absolue ( meme hipothétique )
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[invite88ef51f0]

Non
La température atteint à certains endroits des millions voire des millards de degrés (coeur du Soleil, explosion nucléaire). On peut atteindre la température qu'on veut, il suffit d'avoir une énergie suffisante!

[invitea03fa308]

Merci

[invitea4a042cf]

N'y a-t-il pas une limite, même extrêmement élevée ?
Par exemple on explique souvent la température comme étant proportionnelle à la vitesse des atomes ou molécules formant la matière. Or, il existe une limite à la vitesse des atomes, qui ne peuvent pas aller plus vite que la vitesse de la lumière. Cela a-t-il une répercution sur la température maximale atteignable ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03f54461]

S'lu

Ptet la température maxi a été à BigBang + 1 chronon*...

*http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Planck.htm

[invite88ef51f0]

Au moment du Big-Bang, la température était officiellement infinie (l'Univers n'était alors que pure énergie, ce qui pose, comme le dit Cécile, le problème de la définition de la température). De plus cette singularité du Big-Bang n'étant pas vraiment acceptable physiquement, il est vrai qu'il serait plus exact de se placer juste après le Big-Bang (je ne connaissais pas le terme de chronon, merci PatPanic), la temprérature n'est alors plus infinie (mais ça doit pas être loin )
Il faut bien voir que dans tout cela nous sommes à la limite des définitions de la température et du temps, ce qui complique un peu le problème

Dans la page que nous a donné PatPanic, ils parlent d'une température de 10^32 K (particule de Planck). Record à battre!

[inviteb865367f]

La limite est la vitesse des particules : C.

[invite88ef51f0]

Je ne sais pas si c'est valable en méca relativiste, mais en méca classique la vitesse quadratique moyenne des particules d'un gaz à la température T est: v = sqrt(3*k*T/m) où k est la constante de Boltzmann et m la masse d'une particule., on peut aussi écrire ça sous la forme u= sqrt(3*R*T/M) où R est la constante des gaz parfaits et M la masse molaire du gaz. La température dans le cas où v=c (qui apparaît effectivement comme une limite) vaut donc: T=M*c²/(3*R). Si on prend l'exmple de l'hydrogène (qui représente la majeure partie de l'univers), on a donc:
T=10^-3*(3*10^8 )²/(3*8.314)=1.2*10^12 K

Je rappelle que ce calcul ne doit pas être valable, étant donné qu'on est dans le domaine de la relativité, mais ça donne une idée quand même...
Si quelqu'un s'y connaît en relativité, je le laisse faire le calcul valable

Message édité et corrigé à la demande de l'auteur,
Damon

[invite39dcaf7a]

A mon avis, dans l'Univers, il doit y avoir plur rapide que la vitesse de la lumière.

[invite88ef51f0]

Non, c'est interdit par la relativité...

[invite39dcaf7a]

Ah bon, je ne le savais pas. Je ne l'ai pas encore vu.

[invite88ef51f0]

Moi non plus
Le seul truc que je sais c'est que t'as des facteurs 1/(sqrt(1-v²/c²)), donc si tu prends v>c ça pose problème...

[invite00411460]

et pourquoi être aussi catégorique? :o)
peut-être que la vitesse peut avoir une composante complexe, peut-être que cette formule n'est pas juste pour tout :o)

personne n'en sait rien.

[invite88ef51f0]

Peut-être... Mais tu peux m'expliquer le sens physique d'une vitesse imaginaire pure?

[invite39dcaf7a]

Ca veut dire quoi sqrt ?

[Damon]

Bonjour,


En fait la notation aurait dû être SQR qui signifie (en programmation, mais aussi en abréviation) square root c'est à dire racine carrée.

Damon

[invite88ef51f0]

Désolé, j'utilisais la notation de Maple, je le saurai pour la prochaine fois...

[inviteb865367f]

En relativiste le calcul ne fonctionne pas de la même facon à mon avis, puisque c'est un calcul de moyenne donc il faut tenir compte de la contraction de Lorentz.

Sinon rien n'indique (au contraire) que C est une constante au niveau temporel.

[invite88ef51f0]

N'ayant jamais fait de relativité (et je sais même pas si j'en ferais un jour ), je ne suis pas du tout en mesure de faire le calcul...
Pour ce qui est des variations de c, certes c'est une hypothèse de plus en plus à la mode, mais a priori ces variations restent relativement faibles, non?

[invitea29d1598]

parler de variation de "c" est une mode qui est malheureusement souvent sans aucun sens. Tout dépend de ce dont on parle. Si c'est la vitesse de la lumière, il "suffirait" que le photon est une masse au repos non-nulle pour que sa vitesse dans le vide puisse varier (mais par rapport à quoi? une vitesse est toujours relative, cf plus bas). Réponses à ça:

- selon la théorie, ça dépend de la théorie... mais on a plutôt tendance à dire que non: la masse nulle du photon peut être "expliquée" par le fait que l'électromagnétisme est une "théorie de jauge". Des bien grands mots pas faciles à traduire simplement. Mais en tous cas, ce cadre est celui qui a permis de prédire beaucoup de résultats qui ont été très bien vérifiés expérimentalement par la suite (existence des "courants neutres", masses des bosons W, etc). Toutefois, une expérience ne prouve jamais qu'un truc est vrai: elle montre seulement qu'il est faux ou qu'il marche à peu près étant données les incertitudes liées aux appareils expérimentaux. Et là, ça marche pour le moment...

- selon les expériences, la masse du photon est très très petite. Elle est plus faible que 0,00000 ..... 001 kg (faut 50 zéros en gros). Pour mesurer ça, il existe plusieurs expériences qui chacune donne des contraintes plus ou moins fortes sur cette masse selon la précision de l'expérience. Un exemple simple d'expérience est la mesure de la force de Coulomb. En effet, dire que celle-ci varie comme l'inverse du carré de la distance entre les deux charges est un postulat pour Coulomb, alors que pour la physique moderne c'est une conséquence de la masse nulle du photon. Donc, si on montre dans une expérience que cette force ne varie pas exactement en 1/r^2, on a indirectement montré que le photon a une masse non-nulle.

enfin, se pose la question de "par rapport à quoi la vitesse du photon varie-t-elle?" Il faut bien comparer avec quelque chose pour pouvoir dire qu'elle change. Mais il faut comparer avec quelque chose qui ne varie pas, sinon comment savoir ce qui varie?. Et pour "vitesse" de référence, on prend souvent la constante fondamentale "c" qui apparait dans les équations de Lorentz. A ne pas confondre avec la vitesse de la lumière. Ce que disent les transformations de Lorentz et la théorie d'Einstein, c'est qu'il existe une vitesse fondamentale qui est la même dans tous les référentiels, qu'aucun objet massif ne peut dépasser et qui est la vitesse des particules de masses au repos nulles. Le photon (et la lumière) est donc un cas parmi d'autres. Pendant longtemps on a cru que les neutrinos allaient aussi à la vitesse c. Maintenant on pense le contraire car on a mesuré qu'ils avaient une masse non-nulle, même si très faible. De même, si la théorie de la gravitation d'Einstein (souvent nommée relativité générale) est valable, la gravitation est elle-aussi une "théorie de jauge" (cf plus haut) et dans ce cas, la particule qui lui est associée (le graviton) a une masse nulle. Mais c'est très simple à imaginer : la théorie d'Einstein de la gravitation est un cas particulier de théorie relativiste de la gravitation. Il en existe d'autres pour lesquelles le graviton a une masse et ne se déplace donc pas à la vitesse des particules de masses nulles "c", même si cette constante existe toujours dans ses théories qui vérifient elles-aussi le principe de relativité d'Einstein. Cependant, dire que cette dernière constante fondamentale varie est un peu absurde: par changement d'unités de mesure de temps et de longueur on peut toujours la choisir égale à 1. Et "1", ça varie pas beaucoup. En revanche, on est en droit (et en devoir!) de regarder s'il existe pas des théories qui marchent pas mal et qui ne sont pas en accord avec les transformations de Lorentz ou avec la gravitation relativiste vue par Einstein. Mais jusqu'à présent, tout marche très bien, malgré ce que l'on entend souvent dans les médias.

un peu long tout ça. Désolé. Une chose à retenir : quand on dit qu'un truc varie, faut toujours dire "par rapport à quoi", question de bon sens.

[invite88ef51f0]

C'est vrai qu'on a vite tendance à s'emballer sur des théories originales alors que les bonnes vieilles théories ne montrent aucune faille...

[invitea29d1598]

une autre remarque: en relativité, la question de la température n'est pas des plus simples. Il faut voir qu'il y a plusieurs notions de températures. Il y a la température thermodynamique et la température statistique. En tous cas une chose est sûre: il n'existe pas de limite maximale, a priori c'est-à-dire avec la physique que l'on connait pour le moment). Car même si la vitesse des particules massives est limitée, il faut voir la température non pas comme une traduction macroscopique de vitesses microscopiques (en physique Newtonienne on peut mais pas en relativité), mais plutôt comme la traduction macroscopique des énergies microscopiques des particules (c'est vrai en physique Newtonienne grâce à la définition de l'énergie cinétique et a le bon goût de rester vrai en relativité). Or, l'énergie d'une particule peut être aussi grande que l'on veut. Ce qui a d'ailleurs rapport avec la fait que l'on ne peut pas faire dépasser la vitesse de la lumière (ou plutôt la vitesse des particules de masses nulles, cf mon truc précédent) a une particule qui est initialement à une vitesse inférieure à "c". Car l'énergie et la vitesse ne sont plus reliées par la formule classique E = (1/2) m v^2. Et on montre que pour amener une particule massive à la vitesse "c", il faut lui fournir une énergie infinie... et ça fait beaucoup. Cependant, on montre également que si on imagine une particule qui a une vitesse plus grande que "c" (ce que l'on nomme un tachyon), il faut de même une énergie infinie pour la faire ralentir et atteindre "c".

en tous cas, pas de température maximale car pas d'énergie maximale. Et on connait même des objets assez gros qui ont des températures très élevées: les étoiles à neutrons ont des températures de l'ordre de 10^12 Kelvin. Et ce qui est amusant, c'est que lorsque l'on s'intéresse à la physique de ces objets, on peut considérer qu'ils sont à température nulle en première approximation... pourquoi? parce que de même que parler de la variation d'une vitesse n'a pas de sens si on ne dit pas par rapport à quoi, dans l'absolu dire "cette température est très élevée" n'a pas de sens. Il faut dire élevée par rapport à quoi. Or, la température caractéristique à laquelle on doit comparer leur température réelle pour juger si elle est élevée ou non, est pour ces objets (en termes techniques c'est la température de Fermi de la matière qui les compose) supérieure à 10^13 Kelvin... ils sont donc souvent dits "froids" avec raison.

[invite88ef51f0]

Donc pour répondre à la question originelle du sujet, non il n'y a pas de température maximale (j'avais donc raison )
Pour ce qui est des tachyons, ça existe vraiment ou c'est juste un délire de physicien?

[invitea29d1598]

les théories actuelles marchent mais:

- il y a des problèmes d'incompatibilités : on sait pas mettre ensemble gravitation et physique quantique de manière propre et réellement satisfaisante, on a plusieurs "super-théories" pour essayer d'y remédier, cf les cordes, mais aucune n'est parfaitement convaincante,

- on sait parfaitement qu'elles ont des limites et ne répondront pas toujours à tout. Il faut donc déjà chercher à les améliorer. Il ne faut cependant pas chercher à les améliorer là où elles marchent...

- les expériences nous permettent de tester les théories, ce qui nous permettra de voir leurs faiblesses et de les amélioer. D'ailleurs récemment dans des collisionneurs on a mis en évidence des particules qui sont bien génantes pour la théorie reconnue actuellement: le "modèle standard" de la physique des particules.

on a en effet observé des particules formées de 5 quarks et qui vivent assez longtemps. Jusqu'à présent, on connaissait les mésons (formés d'un quark et d'un antiquark) et les baryons (comme le proton ou le neutron) formés de 3 quarks. Mais des trucs plus gros ne devraient pas vivre vieux.

et là.... on est face à un truc qui selon le modèle standard devrait pas vivre aussi longtemps et qui en plus n'avait pas été prévu par les théories qui vont au-delà du modèle standard (théories supersymétriques ou autre trucs).

ce qui montre que l'on avait peut-être pas assez réfléchi à des nouvelles théories, ce qui n'est jamais inutile même si celles que l'on a marchent pour le moment. Enfin, ça dépend comment on le fait.

une dernière remarque: peut-être qu'on a déjà une théorie qui prédit que ce genre de trucs faits de 5 quarks peut survivre mais que personne n'a été capable (à ma connaissance) de montrer ça par le calcul... il y a tellement de théories plus ou moins exotiques de nos jours...

[invite88ef51f0]

Sans compter la matière noire (et l'énergie noire) qui ne sont rien d'autres que des incohérences entre la théorie et l'expérience...

[invitea29d1598]

le tachyon est une chose "possible" selon les principes de la relativité et selon certaines personnes. C'est-à-dire qu'en jouant avec les équations, on peut montrer que s'il existe un objet comme ça, y'a pas l'air d'avoir de contradictions s'il interagit pas avec nous. Ce qui veut dire qu'il a apparemment le droit d'exister tant qu'on ne peut pas le voir... de là à dire qu'il existe ou non... c'est juste une question de définition. Puis-je me permettre de dire qu'un truc existe si je prétends en même temps que je n'ai aucun moyen de le voir, de le toucher, etc?

pour ce qui est de la limite maximale de température, effectivement tu avais bien vu. Mais il est amusant de savoir qu'il existe en revanche une valeur maximale à l'entropie d'un objet de masse M. C'est un truc qui a été montré par Bekenstein, celui qui a généralisé le second principe de la thermodynamique pour y inclure les trous noirs. Quelques années plus tard, il a montré que tout objet de masse M a nécessairement une entropie plus faible que celle d'un trou noir de même masse.

donc plus la peine de ranger chez soi: au bout d'un moment le désordre ne pourra plus croître...

[invite88ef51f0]

Personnellement chez moi j'en suis bientôt au stade du trou noir!!!
C'est vrai que de parler de choses dont, par définition, on ne pourra pas vérifier l'existence (tachyons, multivers...) est assez bizarre. Pour moi, la différence entre la science et la croyance, c'est que la science peut se soumettre à l'expérience... Doit-on croire aux tachyons?

[invitea29d1598]

la matière noire n'est pas une contradiction entre théorie et expérience. Au contraire : elle est la prédiction issue de leur confrontation. On a en effet suffisamment confiance en la théorie d'Einstein pour croire qu'elle est valable mais que si les galaxies et l'univers la suivent pas (d'après ce qu'on observe) c'est parce qu'il existe une matière que l'on voit pas.

c'est différent que de dire "Einstein s'est gauffré".

en fait, on ne peut pas parler de "la théorie" de manière générale. Il existe de nombreuses théories traitant de choses différentes et qui vont très bien ensemble. Le modèle standard de la physique des particules est une théorie (en fait, comme son nom l'indique, c'est un modèle, mais bon, on va oublier cette nuance dans un premier temps) qui n'a rien à voir avec la théorie d'Einstein de la gravitation: ils traitent de sujet différents. Et l'un peut être faux alors que l'autre non. Ou l'inverse.

en l'occurence, pour la matière noire, la théorie d'Einstein marche très bien. Et ce d'autant plus que pour la gravitation des galaxies, la théorie de Newton qui en est une limite pour les faibles champs, est suffisante. Notre théorie de la gravitation marche donc. En revanche, il semble exister une matière dont on avait pas prédit l'existence.

a ceci près qu'avec la profusion actuelle de théories supersymétriques, supercordes, supergravitation, supertruc, on aurait plutot le problème inverse: on a prédit avec tous ces trucs des tonnes de particules (et donc de matière) aux propriétés différentes de celle qui nous entoure. La fameuse matière noire est peut-être dans un modèle déjà connu. C'est la confrontation entre théorie et expérience (ou observation, c'est pareil) qui nous le dira.

[invitea29d1598]

ta définition de la différence entre science est croyance est à mon avis la bonne. A ceci près qu'il est parfois pas facile de faire la différence quand on fait de la science. Pour tout le monde (ou presque) avant Einstein, il était évident que l'Univers était un truc plat et le temps un truc universel. Tu leur aurais demandé, je pense que la plupart t'auraient dit que ce n'était pas de la croyance. Il fallait le génie d'Einstein (et d'autres car il n'a pas été le seul à avoir l'idée) pour réussir à faire la différence entre ce qui était une croyance (une donnée a priori) et un fait expérimental. Et effectivement, c'est l'expérience qui tranche et elle-seule: y'a que la Nature qui peut nous dire comment elle est.

[invite88ef51f0]

Ca n'empêche pas pour l'instant que la supposition de l'existence de matière noire est due à une inadéquation entre les chiffres correspondant à la matière visible et ceux correspondants à la matière "gravitationnelle". C'est juste qu'après on fait suffisament confiance aux théories actuelles pour pouvoir s'accomoder de ce problème... Mais ça montre quand même que la physique moderne n'est pas complète (ça alors!!!). On est un peu dans la situation du début du XXe siècle (en moins grave, certes) lorsque les physiciens arrivaient à des absurdités dans leurs calculs (catastrophe UV, etc...). Quand on voit les conséquences que cela a eu, on peut se dire que le XXIe siècle verra sans doute l'arrivée d'une nouvelle théorie (les supercordes?).
Mais c'est vrai qu'autant la relativité générale, que la mécanique quantique, de par les nombreuses prédictions vérifiées après coup, nous ont montré qu'elles étaient loins d'être fausses... Elles sont peut-être juste incomplètes?