Que se passe t-il si on enlève tout ?

[invitec5c5c030]

Bonjour à tous,

J'ai lu dans un ouvrage de vulgarisation scientifique quelque chose qui me prend la tète depuis un moment maintenant. L'auteur disais qui si on supprimais absolument toutes la matière présente dans l'univers (des atomes à tous ce qu'ils constituent de plus gigantesque), on obtenait non pas du vide mais seulement les différents champs quantiques.
Or c'est champs existent par le biais des particules avec lesquels ils interagissent. Ils existent uniquement lorsqu'ils interagissent avec les particules qui font (sauf erreur de ma part) du tout que l'on a retiré. Comment le champ électromagnétique pourrait ils exister sans électrons par exemple.

Voila ce que je ne comprend pas bien, j’espère que quelqu'un pourra m'aider.
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[Quarkonium]

Les différents champs qui sont présents dans l'Univers sont effectivement toujours présents, en tout endroit. Ils peuvent, pour un endroit et un instant précis, se trouver dans plusieurs états d'excitation. L'état fondamental d'un champ est ce que l'on appelle son vide. Mais en théorie quantique des champs, le vide n'est pas si vide qu'on peut le penser. De ce vide peut spontanément apparaître une paire particule-antiparticule qui vont très rapidement s'annihiler de nouveau. Une particule existante à un certain endroit, à un certain instant, est donc un état excité du champ en un certain point donné de l'espace-temps. Par exemple, du vide électromagnétique peut se créer une paire de photons (le photon est sa propre antiparticule) dits "virtuels" qui vont se recombiner sans pouvoir être observés. Le vide est donc en réalité rempli de particules virtuelles qui se créent et se recombinent en permanence, donnant en moyenne une densité nulle de particules. Il est permis que la valeur moyenne de l'énergie du vide ne soit pas zéro à cause de ces fluctuations quantiques !

Le champ électromagnétique va donc se manifester par la présence de photons qui en sont les excitations. Les électrons quant à eux sont les excitations d'un autre champ (qui n'a pas de nom consacré à ma connaissance). Le fait qu'ils soient porteurs d'une charge électrique signifie simplement qu'ils ont la capacité d'INTERAGIR avec le champ électromagnétique. Une paire électron/positron peut ainsi s'annihiler en un photon et, de façon réciproque, un photon peut se convertir en une paire électron/positron. Cela revient à dire que le champ d'électrons/positrons et le champ électromagnétiques peuvent interagir ensemble, mais ce sont deux champs bien distincts.

[Gilgamesh]

Ils existent uniquement lorsqu'ils interagissent avec les particules qui font (sauf erreur de ma part).

En résumé, c'est là qu'est ton erreur.

[invitec5c5c030]

Mais d'où provient l'énergie nécessaire à la création d'une particule et son antiparticule alors que l'univers et dénué de toute sa matière et donc de ces sources d'énergie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Quarkonium]

En fait en mécanique quantique il peut techniquement y avoir une violation provisoire de la conservation de l'énergie par les fluctuations quantiques, tant que celle-ci est assez courte pour "re-disparaître" avant d'être observée. Le vide, même s'il a une valeur d'énergie moyenne égale à 0, peut sur un temps extrêmement court créer une paire particule/antiparticule avec l'énergie nécessaire puis la faire disparaître à nouveau.

Si la valeur d'énergie moyenne du vide est différente de 0 (ce qui semble contre-intuitif mais est physiquement possible), des particules "réelles" peuvent émerger de ce vide et donc interagir avec les particules présentes auparavant, ou entre elles seulement s'il n'y avait pas d'autre particule présente.

Mais si ta question est de savoir s'il existe un mécanisme connu pour avoir créé l'énergie/matière contenue dans l'Univers à partir de rien au début son histoire, la réponse est non. Tout ce que nous pouvons savoir du passé de l'Univers, c'est qu'il semble que l'espace se soit dilaté très rapidement sans qu'il y ait à priori une taille fixée au départ, ce qui nous mène à une singularité, le Big Bang. Mais cet Univers primordial contenait déjà une certaine quantité d'énergie inchangée au cours du temps (=> conservation de l'énergie), qui n'a fait que se diluer avec la dilatation de l'espace qui la contient.

Donc tu peux imaginer un Univers "vide", où seuls les champs avec une valeur d'énergie moyenne de leur vide non nulle peuvent créer de véritables particules. Mais de toute façon, notre Univers n'est pas vide.

[mach3]

Cela vient du principe d'indétermination de Heisenberg. L'énergie a le droit de varier sur une durée courte et peut varier d'autant plus que cette durée est courte.

m@ch3

[invitec5c5c030]

Merci beaucoup pour vos réponses, vous m'avez bien aidé