La température est-elle la conséquence ou l'origine de l'agitation des particules ?

[invite5b668535]

Bonsoir,

La température est traduit par l'agitation des particules. Ma question provient de ma difficulté à imaginer l'univers avant la première seconde. Car on lui donne une température infinie mais si il y avait déjà des particules alors leur nombre devait entrainer une densité telle que la vibration ou l'agitation était impossible non ?

Du coup j'aimerais comprendre si ce sont les mouvements des constituants des atomes qui expliquent que la température augmente ou bien si la température serait un rayonnement généré par un boson qui entrainerait une interaction avec les fermions ?

Merci
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[Deedee81]

Salut,

Tu mélanges plusieurs choses là dedans.

La température est traduit par l'agitation des particules.

Il serait plus précis sans doute de dire que la température est une image de l'agitation des particules. C'est dire la même chose de deux manières différentes.

La température est issue de considérations thermodynamiques et la physique statistique montre que c'est lié à l'agitation des particules.

Ma question provient de ma difficulté à imaginer l'univers avant la première seconde. Car on lui donne une température infinie

Attention, la singularité initiale (température infinie, densité infinie, ...) est une conséquence de la relativité générale mais est probablement fausse. Disons que c'est correct à partir d'une fraction de seconde. Avant, il faudrait faire appel à une théorie de la gravité quantique.... que nous n'avons pas. Plus exactement, on en a plusieurs (gravité quantique à boucles, théorie des cordes,...) mais elles ne sont pas validées.

mais si il y avait déjà des particules alors leur nombre devait entrainer une densité telle que la vibration ou l'agitation était impossible non ?

D'une part :
Même si ça vibre peu, ça ne veut pas dire T petit. Ce qui compte, c'est l'énergie par degré de liberté, par exemple l'énergie cinétique des particules. Elle vaut en moyenne kT. Même s'il y a peu de place, ça peut vibrer très violemment avec une grande énergie.

D'autre part :
il s'avère qu'il y avait probablement toute la place qu'on veut ! Je ne sais pas trop pour les électrons. Mais en tout cas il y avait énormément de photons et de quarks au début (et de gluons : soupe de quarks et gluons). Or il s'avère que les photons étant des bosons peuvent se caser tous au même endroit. Et les quarks ont l'étrange propriétés d'interagir d'autant moins fort qu'ils sont proches ! On appelle cela "liberté asymptotique" et c'est une propriété assez étonnante de l'interaction forte.

Maintenant, difficile malgré tout de décrire la matière dans cet état. Les calculs sont imbuvables. Les expériences de collision d'ions lourds donnent pas mal d'infos (on sait produite l'état de soupe de quarks et gluons).

Du coup j'aimerais comprendre si ce sont les mouvements des constituants des atomes qui expliquent que la température augmente ou bien si la température serait un rayonnement généré par un boson qui entrainerait une interaction avec les fermions ?

Au tout début de l'univers il devait certainement y avoir énormément d'agitation, d'interactions et de créations de paires particules / antiparticules avec tout autant d'annihilations. Il n'y avait pas d'atomes tout au début. Que des particules libres. Il a fallu attendre quelques secondes pour que les quarks se lient pour former des nucléons (protons et neutrons) puis quelques minutes pour que les nucléons se lien dans des noyaux (hydrogène et hélium) et environ 300000 ans avant que la température soit suffisamment basse pour que les électrons se lient au noyaux et forme des atomes (période dite de recombinaison, le rayonnement électromagnétique a alors pu voyager librement formant le rayonnement fossile).

A noter que la température peut ne pas toujours être définie si le système n'est pas dans un état d'équilibre thermique. Mais il s'avère qu'au debut, malgré la grande vitesse de l'expansion, les collisions entre particules étaient suffisamment intenses que pour considérer que le système était en équilibre thermique.

[invite5b668535]

Merci pour ta réponse.

Un point à particulièrement retenu mon attention et m'aide à comprendre : l'énergie par degré de liberté

[invite117cd21f]

bonsoir
j'ai une question ayant un faible rapport. je ne comprends pas bien la notion de temperature, est ce l'energie cinetique des particules ou bien un rayonnement electromagnetique emis dans linfrarouge?
pardonnez mon ignorance...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7ce6aa19]

bonsoir
j'ai une question ayant un faible rapport. je ne comprends pas bien la notion de temperature, est ce l'energie cinetique des particules ou bien un rayonnement electromagnetique emis dans linfrarouge?
pardonnez mon ignorance...

Bonjour,



quand tu as un gaz de particules, celles-ci vont dans toutes les directions et sont également distribuées en vitesses (selon une certaine loi). certaines sont lentes, d'autres rapides. La température absolue T c'est à un facteur prêt l'énergie cinétique moyenne. On écrit:


k.T = < 1/2.m.v2>

T = 273 + Tc

Tc est la température en degré Celsius.

Attention: Ceci n'est pas du tout général.