Bonjour,
Je me posais la question de la création des premiers électrons, protons, neutrons : avant leur existence il y avait que du rayonnement ? Mais ce rayonnement proviendrait d'où ? Je ne connais que le rayonnement émis par la matière, quelle autre source peut exister ?
Merci
Non. Selon le modèle standard, à très hautes température et pression, l'état de la matière est une «soupe de quarks et gluons», plus techniquement un plasma quark-gluon (https://fr.wikipedia.org/wiki/Plasma_quark-gluon). Quand un tel plasma se refroidit les quarks se regroupent en nucléons, première étape d'une nucléosynthèse.Envoyé par curiossss
Dernière modification par Amanuensis ; 15/06/2018 à 13h38.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
J'ai lu dans un article qu'à un certain moment de cette étape il n'y avait que des protons et neutrons (qui ensuite se combinent pour créer les premiers noyaux d'hélium, etc...).
Mais pour chaque proton il doit exister un électron, sinon l'univers ne serait pas électriquement neutre. Je m'étonne donc de cette affirmation. Je pensais que tous les protons et électrons provenaient de la désintégration de neutrons libres (hors d'un noyau un neutron a une demi-vie de 10mn, mais à cette époque les 10mn étaient peut-être plus courtes).
Alors il y a toujours eu toujours autant d'électrons que de protons, ou pas ?
Bonjour,
Il est plus correct de dire que pour chaque charge positive il doit exister une charge négative.
Protons et électrons ne sont pas les seules particules chargées.
Not only is it not right, it's not even wrong!
Il me semble qu'à la fin de l'hadronisation (passage de la phase plasma de quarks et gluons à un gaz de hadrons dans lesquels quarks et gluons sont confinés), la symétrie matière-antimatière est encore respectée, donc pas de problème de déséquilibre des charges. C'est un peu plus tard, avec l'encore mystérieuse disparition de l'antimatière, que la conservation de diverses densités de nombres quantiques (incluant la charge électrique) se complexifie. Peut-être un spécialiste de la baryo-leptogenèse pourrait nous éclairer un peu ?
Oui, mais comme la désintégration d'un neutron donne un proton + un électron (+ un antineutrino électronique) on a du mal à croire que quoi que ce soit qui ait eu la charge négative pour équilibrer celles des protons se transforme plus tard pile-poil en le bon nombre d'électrons (exactement égal au nombre de protons)... Je trouve louche cette affirmation disant qu'au début il n'y avait que les protons et les neutrons.
A propos, je n'ai pas trouvé les explications détaillées sur les calculs aboutissant aux conclusions de la théorie de la nucléosynthèse primordiale. Il faut croire sur parole mais par principe je ne le fais jamais.
Quelqu'un aurait des liens à ce sujet ? Merci.
(le message de Quarkonium (merci pour sa réponse) est venu s'interposer pendant que j'écrivais le mien ^^ Je répondais à Albanxii !)
Dernière modification par curiossss ; 16/06/2018 à 13h04.
Bonjour,
Vers 10^12 K (100 Mev, 10^{-4}s), on a
-une "infime" quantité de protons et neutrons, en quantités à peu près égales (les baryons de masse supérieure sont négligeables, plus d'antibaryons, on est après la phase d'annihilation baryons-antibaryons, il n'y a plus assez d'énergie pour créer des paires protons-antiprotons ou neutrons-antineutrons)
-photons, neutrinos-antineutrinos
-électrons-positrons, avec une "infime" prédominance d'électrons (les leptons-antileptons de masse supérieure sont négligeables. On est avant la phase d'annihilation électrons-positrons, il y a encore assez d'énergie pour créer des paires électrons-positrons).
Pour la charge électrique, le nombre "infime" de proton équilibre l'excès "infime" d'électrons sur les positrons ("infime" veut dire en gros 10^{-9}-10^{-10} en rapport sur le nombre de photons ou de paires électrons-positrons).
Après, on a décroissance de la proportion neutrons/protons (essentiellement par(on a en fait un équilibre avec des réactions dans les deux sens)).
Vers 10^10 K (1Mev, 1s),
-on a une "infime" quantité de protons et neutrons, rapport neutrons/protons=0.16
-photons, neutrinos-antineutrinos
-annihilation électrons-positrons, il ne reste qu'une "infime" quantité d'électrons
Pour la charge électrique, le nombre "infime" de proton équilibre le nombre "infime" d'électrons
Après, on a décroissance lente du rapport neutrons/protons (essentiellement par
jusqu'à la nucléosynthèse primordiale. Le rapport neutrons/protons est alors de l'ordre de 0.12 et les neutrons sont dans leur grande
majorité capturés dans la formation de noyaux légers.
Par exemple: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0303073
Dernière modification par 0577 ; 16/06/2018 à 17h41.
Il y a deux hypothèses en lice pour la baryogénèse.
La baryogénèse de grande unification, à un niveau d'énergie de l'ordre de 1015 GeV, soit vers ~10-32 s
La baryogénèse électrofaible à ~100 GeV soit vers 10-12 s
Dans les deux cas, ça précède largement la hadronisation, qui a lieu vers 10-50 µs (en dessous de 100 MeV).
Parcours Etranges
Merci pour vos explications.
Mais si les électrons et protons ne sont pas issus de désintégrations de neutrons, quel mécanisme a fait que leur nombre soit aujourd'hui exactement le même ?
Pourquoi la théorie sépare la genèse des électrons de celle des protons ? (On manque tellement de bases sur lesquelles s'appuyer pour construire une théorie expliquant ce qui s'est passé lors du Big-Bang que l'égalité nombre de protons et électrons me semble une piste à ne pas négliger... je pensais d'ailleurs que c'était déjà le cas)
Ah oui donc y il a création d'une asymétrie matière-antimatière avant hadronisation, mea culpa.
curiossss a l'intuition que le fait que l'excès de protons et celui d'électrons se compensent signifie que leurs origines sont fortement liées.
Dans l'hypothèse d'une baryogegnèse électrofaible, c'est l'existence des sphalerons qui permet la création de surplus égaux de protons et électrons.
Si je comprends bien, les sphalerons permettent la conversion de baryons/antibaryons en LE MEME nombre d'antileptons/leptons respectivement (et vice-versa). Ainsi par exemple, la conversion de 3 positrons en 3 protons va créer un surplus de matière par rapport à antimatière, tout en assurant un équilibre protons-électrons : 3 protons sont crées d'une part ; 3 positrons disparaissent et ne pourront donc pas s'annihiler avec des électrons d'autre part. La conservation des nombres baryonique B et leptonique L est violée (1ère condition de Sakharov), mais pas celle de B-L. Les sphalerons étant une prédiction (non vérifiée) du modèle standard, on a un processus qui permet de générer à la fois l'excès de protons et d'électrons, et ce en proportions égales.
Dans l'hypothèse d'une baryogenèse de grande unification, un processus similaire est obtenu via les désintégrations de bosons de jauge non compris dans le modèle standard (comme les hypothétiques bosons X et Y). L'asymétrie entre les taux de désintégration du boson avec son antiparticule est alors à l'origine de l'asymétrie matière/antimatière, et ce de façon identique pour les protons et les électrons de par la nature des canaux de désintégration des bosons de jauge X/Y.
Puisque le processus peut se réaliser dans les deux sens, on a besoin que la réaction soit favorisée dans le sens qui nous arrange (antiparticules -> particules), ce qui nécessite violation des symétries C et CP ainsi que des conditions de réaction hors équilibre thermique (2ème et 3ème conditions de Sakharov). La violation des symétries C et CP ayant été observée expérimentalement, c'est pas farfelu. L'écart à l'équilibre thermique est provoqué par la transition électrofaible dans la baryogenèse électrofaible, tandis qu'il est provoqué par un taux d'expansion supérieur au taux de désintégration du boson de jauge dans la baryogenèse GUT.
Une hypothèse populaire différente : la simple existence de neutrinos droits (au sens de la chiralité) dont la désintégration permet la création d'un excès de leptons => leptogenèse, qui (par le biais des sphalerons toujours) engendrent eux-mêmes un excès de baryons => baryogenèse. L'hypothèse est populaire car elle permet au passage de justifier la masse non-nulle des autres neutrinos via le mécanisme seesaw, et peut s'opérer également à l'équilibre thermique si j'ai bien compris.
curiossss : pour répondre à ta question, je te conseillerais donc de te renseigner sur les sphalerons même si c'est assez pointu. Prudence car mon petit paragraphe nécessite certainement des compléments/corrections (qui sont toujours les bienvenus).
Bonjour et merci Quarkonium.
Je suis allé lire au sujet des sphalerons et je dois avouer que je n'arrive pas à suivre.
On entre là dans des développements mathématiques nécessaires pour soutenir l'édifice de la théorie. Les mathématiques n'étant que l'application et le développement de règles de jeu définies au départ je ne saurai dire si elles prouvent quoi que ce soit à part de pouvoir dire que c'est une possibilité.
Si je comprends bien la ou les théories se basent sur la température de l'Univers à un instant T, les interactions possibles à ces énergies en appliquant la règle du jeu (des postulats sous-jacents que je devine mais ne connais pas ?) avec comme guide la conservation de grandeurs physiques. C'est passionnant et je regrette de manquer de connaissances sur ces sujets (et d'une base mathématique suffisante pour comprendre vraiment les démonstrations, dont souvent on n'a que le résultat ce qui n'aide pas).
Merci quand même, je vais essayer d'en lire davantage, ça ne peut pas faire de mal
"Dernières nouvelles du cosmos" d'Hubert Reeves par exemple. Il y a une réédition actualisée de 2014 (Points Sciences) dans laquelle ont été fusionnées les deux parties séparées des anciennes éditions de 1994 : "Vers la première seconde" et "La première seconde". On y trouve à la fois de la vulgarisation et des développements maths/phys de niveau supérieur.Merci quand même, je vais essayer d'en lire davantage, ça ne peut pas faire de mal
Un petit de papier de 3 pages sur les conditions de Sakharov, sans math (mais en anglais).Bonjour et merci Quarkonium.
Je suis allé lire au sujet des sphalerons et je dois avouer que je n'arrive pas à suivre.
On entre là dans des développements mathématiques nécessaires pour soutenir l'édifice de la théorie. Les mathématiques n'étant que l'application et le développement de règles de jeu définies au départ je ne saurai dire si elles prouvent quoi que ce soit à part de pouvoir dire que c'est une possibilité.
Si je comprends bien la ou les théories se basent sur la température de l'Univers à un instant T, les interactions possibles à ces énergies en appliquant la règle du jeu (des postulats sous-jacents que je devine mais ne connais pas ?) avec comme guide la conservation de grandeurs physiques. C'est passionnant et je regrette de manquer de connaissances sur ces sujets (et d'une base mathématique suffisante pour comprendre vraiment les démonstrations, dont souvent on n'a que le résultat ce qui n'aide pas).
Merci quand même, je vais essayer d'en lire davantage, ça ne peut pas faire de mal
A mon avis, si tu intègres ce papier, tu es au top de ce qui peut être vulgarisé sur le sujet (c'est un approfondissement du post de Quarkonium en quelque sorte), et ça expose les hypothèses physiques sur lesquelles repose la baryogenèse.
Sakharov Conditions for Baryogenesis de Dennis V. Perepelitsa
Dernière modification par Gilgamesh ; 27/06/2018 à 12h13.
Parcours Etranges
Merci Gilgamesh pour cet article.
