Redshift et conservation de la matière

[mimo13]

Salut,

J'ai une petite question qui me tracasse:
Prenons un photon se balade dans l'espace , du point de vue observationnel l'expansion de l'univers se traduit par une augmentation de sa longueur d'onde et donc de son énergie aussi...Qu'en est-il de la conservation de l'énergie ? D'où vient ce surplus ? L'univers est-il en train de refroidir lentement ?

En fait, j'y est longtemps réfléchi et la seule explication qui me semble plausible est que la conservation de l'énergie ne peut être que locale, un peu comme en électromagnétisme...

Vos avis sur le sujet m'intéressent.

Merci
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[arrial]

un photon : du point de vue observationnel l'expansion de l'univers se traduit par une augmentation de sa longueur d'onde et donc de son énergie aussi...Qu'en est-il de la conservation de l'énergie ?

Salut,


Le 'redshift' correspond à un allongement de sa longueur d'onde, donc à une diminution de fréquence et d'énergie. Il s'agit d'un effet Doppler relativiste traduisant la "fuite" des émetteurs par rapport à l'observateur. Un observateur "fixe de l'autre coté" devrait voir une dérive vers le bleu …

En effet Doppler classique, l'ambulance émet une fréquence constante. Quand elle approche, on entend sa sirène en plus aigu, et en plus grave quand elle s'éloigne : il n'y a pas de modification de l'énergie. D'un point de vue ondulatoire, je pense que c'est la même chose pour la lumière. Ce qui est plus gênant, c'est le changement apparent d'énergie du photon, qui ne doit être, je suppose, qu'un changement de l'impulsion.

Mais je suis à l'écoute d'avis plus autorisés …



@+

[arrial]

Salut,


Le 'redshift' correspond à un allongement de sa longueur d'onde, donc à une diminution de fréquence et d'énergie. Il s'agit d'un effet Doppler relativiste traduisant la "fuite" des émetteurs par rapport à l'observateur. Un observateur "fixe de l'autre coté" devrait voir une dérive vers le bleu …

En effet Doppler classique, l'ambulance émet une fréquence constante. Quand elle approche, on entend sa sirène en plus aigu, et en plus grave quand elle s'éloigne : il n'y a pas de modification de l'énergie. D'un point de vue ondulatoire, je pense que c'est la même chose pour la lumière. Ce qui est plus gênant, c'est le changement apparent d'énergie du photon, qui ne doit être, je suppose, qu'un changement de l'impulsion.

Mais je suis à l'écoute d'avis plus autorisés …



@+

[ce qui coince, c'est que pour le photon, impulsion et énergie me semblent indissociables]



Désolé : j'ai encore merdoyé en utilisant l'éditeur du site …

[gatsu]

Salut,

L'energie cinétique est une énergie qui dépend du référetiel d'observation. Un photon n'a que de l'energie cinétique donc son énergie dépend de l'observateur. Ca c'est pour l'effet Doppler en général.

Pour le redshift cosmologique je dirais que c'est different car il me semble que tout observateur observe ce redshift et que donc effectivement c'est plus une sorte de dilution de l'énergie par unité de volume qu'autre chose et donc une diminution de la température.

[A voir en vidéo sur Futura]

[arrial]

[ce qui coince, c'est que pour le photon, impulsion et énergie me semblent indissociables]



Désolé : j'ai encore merdoyé en utilisant l'éditeur du site …

Idée plus solide : la loi de la conservation de l'énergie découle de l'homogénéité du temps [ théorème de Noether], or, il n'y a pas de temps universel …

[Amanuensis]

Un observateur "fixe de l'autre coté" devrait voir une dérive vers le bleu …

Juste, pour aller dans le même sens que gatsu, pour faire remarquer que dans le cas du décalage vers le rouge cosmologique, il n'y a pas "d'observateur de l'autre coté". Ce décalage ne marche que dans un sens, et est déterminé par la différence "d'âge cosmologique" entre l'émission et la réception, quel que soit l'observateur (= le récepteur).

[arrial]

Pour le redshift cosmologique je dirais que c'est different car il me semble que tout observateur observe ce redshift et que donc effectivement c'est plus une sorte de dilution de l'énergie par unité de volume qu'autre chose et donc une diminution de la température.

Je doute de cette interprétation.

L'expansion de l'univers ne concerne que les amas qui ne sont pas en interaction gravitationnel : il ne touche pas la distance Terre-Lune, ou Terre-Soleil, c'est pourquoi TOUTES les observations donnent une déviation vers le rouge.
Un hypothétique "observateur fixe" devrait voir localement des "blueshift".
… ou pas … si ce n'est lié qu'à la variation de l'écoulement du temps …

Car la fréquence associée à un photon ne me parait pas sensible à la dilution énergétique …

[à suivre]

@+

[xxxxxxxx]

Idée plus solide : la loi de la conservation de l'énergie découle de l'homogénéité du temps [ théorème de Noether], or, il n'y a pas de temps universel …

Salut,

a t-on vraiment besoin d'un temps universel dans le cas présent ?

la question suivante est elle plus pertinente :

le temps servant à mesurer le redshift est il homogène ?

(je ne connais pas la réponse, avis aux spécialistes)

Cordialement,

[mimo13]

Re et merci pour vos réponses,

Ce qui est plus gênant, c'est le changement apparent d'énergie du photon

Là est toute ma question .

qui ne doit être, je suppose, qu'un changement de l'impulsion.

Mais ça n'explique pas la variation de l'énergie du photon.

[arrial]

Juste, pour aller dans le même sens que gatsu, pour faire remarquer que dans le cas du décalage vers le rouge cosmologique, il n'y a pas "d'observateur de l'autre coté". Ce décalage ne marche que dans un sens, et est déterminé par la différence "d'âge cosmologique" entre l'émission et la réception, quel que soit l'observateur (= le récepteur).

Je pense aussi, finalement. J'opte donc sur un effet relativiste lié à la variation de l'écoulement du temps selon les référentiels.

Mais alors, les longueurs d'onde devraient diminuer, non ?

[mimo13]

donc effectivement c'est plus une sorte de dilution de l'énergie par unité de volume qu'autre chose et donc une diminution de la température.

Oui je suis d'accord, mais je pense que ce n'est pas suffisant.
La dilution se fait en tandis que la densité d'énergie en .

[mimo13]

se traduit par une augmentation de sa longueur d'onde et donc de son énergie aussi...

Petite coquille !!
Il s'agit bien de diminution d'énergie.

[arrial]

Je récapitule mes billes [on verra après ce que ça donne]:



… la fréquence associée à un photon ne me parait pas sensible à la dilution énergétique …



♦ La loi de la conservation de l'énergie découle de l'homogénéité du temps [ théorème de Noether], or, il n'y a pas de temps universel.

♦ Si on part du principe que l’énergie INTRINSÈQUE du photon ne varie pas, la fréquence non plus : seulement la vision qu’on en a.

♦ Le temps est le plus court dans le référentiel de l’émetteur.
Donc la fréquence MESURÉE y est plus longue, et longueur d’onde plus courte.

♦ Et les mesures que nous faisons NOUS ont l’effet contraire : on voit la longueur d’onde plus longue, donc plus rouge, que le voisin de l’émetteur.

… ça semble coller ? ? ? …



QUESTION SUBSIDIAIRE : quelles sont les fréquences et longueur d’onde INTRINSÈQUES du photon ???


@+

[xxxxxxxx]

Salut,

... L'univers est-il en train de refroidir lentement ?

...
Merci

Salut

Pour cette question la réponse du modèle du big bang est "oui" sauf erreur de ma part

Cordialement

[arrial]

QUESTION SUBSIDIAIRE : quelles sont les fréquences et longueur d’onde INTRINSÈQUES du photon ???

[peut-être celles dans le référentiel de l'émetteur, où il n'y a pas d'observateur … vivant]


[j'espère que je ne réinvente pas la théorie de l'éther, là : vaudrait peut-être mieux que je révise l'effet Doppler relativiste d'abord]

[mimo13]

Re,

Bon, le sujet semble vous intéresser.

En fouillant sur FS, j'ai trouvé une discussion intéressante qui semble aborder le même sujet.

De ma part, je prends un peu de temps, pour réfléchir à tout ceci.

Merci.

[Amanuensis]

♦ Si on part du principe que l’énergie INTRINSÈQUE du photon ne varie pas, la fréquence non plus : seulement la vision qu’on en a.

L'ennui, c'est qu'il n'y a rien qui ressemble de près ou de loin à une "énergie intrinsèque" du photon.

Son énergie est "totalement" relative, on ne peut en parler QUE en précisant l'observateur (en général l'émetteur ou le récepteur).

L'énergie et la quantité de mouvement d'un photon sont essentiellement définis et mesurés par ce qui est échangé au moment de l'émission ou au moment de la réception, donc relativement à un référentiel relativement auquel l'émetteur (resp. le récepteur) est immobile.

[Amanuensis]

♦ Le temps est le plus court dans le référentiel de l’émetteur

Ce genre de phrase et de raisonnement est très mauvais, je m'escrime (et me fait mal voir) à le dire. Cela amène aisément des contresens...

"Le temps est plus court" n'a pas de sens. La seconde a la même durée quelle que soit la trajectoire le long de laquelle elle est mesurée.

Il n'y a pas d'illusion, d'effet artificiel de changement de repère (ou de référentiel) : la perte d'énergie et de q.m. de l'émetteur est plus grande que le gain d'énergie et de q.m. du récepteur.

[arrial]

… un peu de lecture en attendant …


♦ http://fr.wikipedia.org/wiki/Discuss...d'Einstein
♦ http://www.molwick.com/fr/gravitatio...t-doppler.html

♦ et pour les acharnés :
et la conservation de l'énergie-impulsion : http://www-laog.obs.ujf-grenoble.fr/...2/coursv2.html
et 5.1.1 Le décalage vers le rouge dit redshift


@+

[Amanuensis]

Autre point, ce n'est pas un effet spécifique à la vitesse de la lumière. Les neutrinos avec une masse non nulle sont refroidis aussi, ou du moins c'est ce qui est anticipé, cela n'a pas été mesuré il me semble.

On est en présence d'un effet de la courbure de l'espace-temps, prédit par la RG et vérifié par des observations.

[mimo13]

En fouillant sur FS, j'ai trouvé une discussion intéressante qui semble aborder le même sujet.

Honte à moi. J'étais tellement distrait que je n'ai même pas posté le lien. Sorry.

http://forums.futura-sciences.com/as...-denergie.html

[gatsu]

Oui je suis d'accord, mais je pense que ce n'est pas suffisant.
La dilution se fait en tandis que la densité d'énergie en .

je ne vois pas d'où sortent ces exposants (enfin j'ai une petite idée mais je ne suis pas bien sûr que ça ai un rapport avec la choucroute).

♦ Si on part du principe que l’énergie INTRINSÈQUE du photon ne varie pas, la fréquence non plus : seulement la vision qu’on en a.

Un photon n'a d'intrinsèque que sa masse nulle, on peut toujours modfier son énergie en changeant de référentiel.

Le truc qui en revanche est absolu (indépendant de l'observateur) est la température associée à la mer de photons dans laquelle baigne l'univers (autant la moyenne dépend du référentiel mais pas la dispersion). Pour une énergie initiale donnée si on expand adiabatiquement l'univers, la température ne peut que diminuer (pour cela il faudrait tout de même que le bain de photons ait participé d'une façon ou d'une autre à l'expansion) et la distribution des états ne peut que tendre vers le "rouge" (pour le rayonnement fossile ce n'est plus rouge, je crois que c'est plutot dans le domaine hertzien pour la fameuse température à 3K).