Gravitation, le cas du photon

[Celestus69]

Juste une petite question bête :

Selon le tenseur énergie-impulsion, il y a 3 choses qui contractent l'espace (gravité) et dilatent le temps (pour un observateur extérieur, référentiel blablabla toussaaaa ) :
- Energie (masse et variations de vitesse)
- Quantité de mouvement
- Contraintes et pressions

Donc un corps de masse non-nulle à des vitesses relativistes constante va créer un champ gravitationnel (genre les électrons dans les naines blanches des systèmes binaires avec une géante rouge, masse critique et badaboum supernovae Ia). Parce que p = m x v donc quand la vitesse est vraiment importante devant la masse, p influence significativement l'espace temps.

Mais je me suis alors posé le cas du photon.
Le photon a une masse nulle. Donc logiquement, il n'a pas de quantité de mouvement. Et il n'a pas d'énergie, car E = m c².
Or, il a bien une énergie, car E = h x planck.

En plus, si le photon n'est pas affecté par le tenseur énergie-impulsion, alors pourquoi serait-il affecté par la gravité ? Pourquoi serait il dévié ou absorbé par un trou noir ? Ça tient pas la route tout ça.

J'ai compris que la formule E = m c² est une formule fausse, tirée de la relativité restreinte, et qui considère un photon au repos (or il a toujours une vitesse c constante).
Du coup, la vraie formule est E² = c² × p² + m² × c^4
avec p = E/c = (h x Planck)/c

Du coup, notre ami le photon a une masse nulle, une énergie via sa vitesse constante, donc une quantité le mouvement, donc il est affecté par le tenseur énergie impulsion.
Tout rentre dans l'ordre.

MAIS !

Si le photon est affecté par le tenseur, il contracte l'espace et dilate le temps lui-aussi.
- Vue sa vitesse, on peut donc supposer que le temps ne s'écoule pas pour un photon (remarque, existe-t-il un référentiel pour le photon ? Pas sûr...)
- Vue sa vitesse, il devrait générer un champ gravitationnel. Or ce n'est pas le cas.

D'où ma question : pourquoi le photon ne génère pas de champ gravitationnel ?
De quelle façon influence-t-il l'espace-temps ?
Car il est influencé par la gravité, donc a-t-il une influence ?

Merci d'avance ^^
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[Celestus69]

Intuitivement, en voyant les formules, j'aurais tendance à dire que le photon contracte aussi l'espace et dilate le temps.

Mais que devant une masse qui varie selon c^4, le photon, avec sa masse nulle, ne génère un champ gravitationnel que négligeable.
Du coup le temps n'est pas non plus "stoppé" pour lui.

Est-on capable de "mesurer" cette gravité photonique ?

[Celestus69]

Ok, je viens de réaliser bêtement que ma question est insoluble en l'absence d'une théorie sur la gravité quantique.

According to théorie M et expériences récentes, il semble que oui, le photon génère un champ gravitationnel, mais extrêmement faible.
La suite est trop compliquée pour moi, mathématiquement, je ne suis plus.

Si quelqu'un a des trucs à rajouter, il sera le bienvenue.

[invite1c6b0acc]

supprimé (inutile : je n'avais pas tout lu)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Le photon du fait de sa masse nulle n'est défini me semble t'il que par son impulsion.
Cordialement,
Zefram.

[invite65d14129]

Le photon a une impulsion mais pas de masse.
Un gaz de photon a un tenseur énergie impulsion. Celui ci crée un espace temps courbe.
Pas besoin de gravité quantique ici (sauf si la courbure créée devient immense)
Voir les solutions dans le vide Einstein-Maxwell, ou en anglais electrovacuum solutions. (solution couplée EM-relativité générale pour une onde plane)

[Deedee81]

Salut,

Est-on capable de "mesurer" cette gravité photonique ?

Je ne crois pas, c'est beaucoup trop faible (même s'il serait théoriquement possible de créer un trou noir rien qu'avec de la lumière, il faudrait déjà un sacré paquet de Joules. On pourrait même en théorie en créer un rien qu'avec des ondes gravitationnelles, mais elles sont encore plus faibles, difficiles à produire et encore plus difficile à dévier/concentrer. Il est plus facile de fabriquer une lentille en verre qu'une lentille gravitationnelle ).