la physique des TRES tres grandes vitesses.

[kite4life]

Bonjour à tous,

Sait-on ce qui se passe lorsqu'une particule va suffisament vite pour voir son facteur gamma l'aplatir a une épaisseur plus petite que la distance de Planck?

pour un proton j'ai calculé:

gamma=10^18

Excel ne me permet meme pas de calculer ce que ca fait en ratio de C...

Peut etre est-ce une branche de la physique encore inconnue?

Merci.

[Deedee81]

Salut,

Sait-on ce qui se passe lorsqu'une particule va suffisament vite pour voir son facteur gamma l'aplatir a une épaisseur plus petite que la distance de Planck?

Non. C'est hors de portée tant de l'expérience que de nos théories actuelles.

Peut etre est-ce une branche de la physique encore inconnue?

C'est tout juste Peut-être les cordes, ou les boucles, ou les géométries non commutatives, ou peut-être même quelque chose qu'on n'a pas encore trouvé.

[kite4life]

Merci Deedee ^^

[Contrario666]

Je ne sais pas si une vitesse de 0,99995 c serait suffisante ?
Pas sûr mais bon on peut en tous cas citer la vitesse la plus rapide connue pour les particules dans les jets relativistes.

L’hypothèse principale qui existe en astrophysique est que la formation des jets relativistes est la clé qui permet d’expliquer la production de sursauts de rayons gamma (ou SRG). Ces jets ont un facteur de Lorentz de ~100 ou plus (c’est-à-dire, une vitesse de plus de 0,99995 c environ), ce qui fait d’eux les objets célestes les plus rapides connus à ce jour.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Jet_(astrophysique)

Sinon je me demandais.
L'onde associée à la particule n'est-elle pas d'autant plus étendue que la particule va vite ? (comme dans les expériences des fentes de Young)
Donc et d'autre part parler de la taille de la particule n'est-il pas faire fi de la dualité onde/corpuscule ?

EDIT :

Le calcul peut se faire à la main assez facilement :
99.999....9995 %
avec 34 '9' après la virgule.
C'est vraiment très proche de c

Donc non effectivement les jets relativistes sont encore trop lents.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

L'onde associée à la particule n'est-elle pas d'autant plus étendue que la particule va vite ? (comme dans les expériences des fentes de Young)

Non, c'est l'inverse. Un paquet d'ondes se contracte ni plus ou moins qu'un objet corpusculaire (*)
(et oui par contre, parler de taille peut être délicat en MQ mais la taille d'un proton par exemple est quelque chose de bien définit .... hors le petit soucis qu'on a avec la mesure avec des muons)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Proton#Dimensions
(graphique avec la distribution radiale de la charge du proton : https://www.researchgate.net/figure/...fig1_280298779
il est à noter que déjà d'assez longue date on pouvait sonder le proton avec des électrons rapides, ce qui donne une bonne mesure de cette distribution)

EDIT (*) et pour des raisons analogues, dans les collisions là aussi les sections efficaces se "contractent" à haute énergie (vitesse) (on a souvent un facteur gamma dans les formules à très haute énergie même si ça peut être vachement compliqué vu qu'il y a des résonances, d'autres facteurs, etc...)

[Deedee81]

Précision :

Excel ne me permet meme pas de calculer ce que ca fait en ratio de C...

Le calcul peut se faire à la main assez facilement :
99.999....9995 %
avec 34 '9' après la virgule.
C'est vraiment très proche de c

Et autre précision. Evidemment si on se content de la pure vitesse et rien d'autre, ma foi on peut bêtement appliquer la RR. Là, la théorie on l'a. (*)
Mais on a besoin d'une théorie (ou d'une expérience) pour traiter par exemple de collisions de particules.

(*) et si on a besoin d'une théorie, même ça n'est pas trivial. Il peut exister une longueur minimale en-dessous de la quelle la notion même de longueur (physique) n'existe pas.
C'est le cas des boucles.
Cela peut conduire à des transformations de Lorentz modifiées, dites saturées.
Mais ce n'est pas le cas pour les boucles : rien n'est jamais simple, il faut tenir compte des superpositions quantiques et comme '0' appartient au spectre de l'opérateur longueur (ou ce qui en tient lieu, dans les boucles il n'y en a pas mais on a un opérateur aire et un opérateur volume), la longueur "moyenne" peut être quelconque. Et la contraction de Lorentz est respectée avec juste une modification des pondérations des états dont celui de longueur nulle !

Evidemment, on ne sait pas ce qui est correct. Pour une déduction plausible et heuristique voir :
https://arxiv.org/abs/hep-th/0505144
"Minimum Length from First Principles"

[jacknicklaus]

gamma=10^18

Excel ne me permet meme pas de calculer ce que ca fait en ratio de C...

pas besoin d'Excel. Pour gamma assez grand, on a une très bonne approximation avec


ainsi, si gamma = 10^18, alors la vitesse en ratio de c est de l'ordre de 1 - 0.5 10^-36

[Deedee81]

C'est exactement ainsi que j'ai fait

[kite4life]

Mais on a besoin d'une théorie (ou d'une expérience) pour traiter par exemple de collisions de particules.

En fait ça devait être l'objet initial de ma question

Plus précisément, je me demandais ce qui se passe si une particule parcourt plusieurs fois sa propre taille en un temps de Planck. Les collisions sont-elles même possibles ?
Je me disais qu’il existait peut être une sorte d’effet tunnel qui rendrait les collisions improbables du seul fait de la très grande vitesse (pure spéculation complètement fumeuse mais où va-t-on si l’on ne rêve pas un peu ? )
C’est en faisant mon petit calcul que je me suis aperçu que mon proton serait complètement plat, tellement plat d’ailleurs que ça pouvait poser des problèmes à Mr Planck. D’où ma question.

[Contrario666]

Tient justement ce serait amusant de connaitre l'énergie nécessaire pour accélérer le proton à la vitesse indiquée par Deedee81 soit
v= 99.999999999999999999999999999 99999995
Ça donnerait peut-être une indication sur un éventuel phénomène exotique ?

[Deedee81]

Plus précisément, je me demandais ce qui se passe si une particule parcourt plusieurs fois sa propre taille en un temps de Planck. Les collisions sont-elles même possibles ?

Ca peut être plus ou moins compliqué selon la théorie (les théories avec espace-temps discrétisé sont les plus simples mais d'après Rovelli dans son article "living review" ce n'est pas bon car cela aurait des effets détectables sur les spectres des atomes.... mais je n'ai pas vérifié). Mais oui, on peut avoir des oscillations ou tout sortes de choses comme en continu.

On ne peut pas parler (ici) d'effet tunnel puisque s'il existe une longueur minimale alors les longueurs plus courtes n'ont pas d'existence (elle ne sont pas juste absente mais sans aucun sens) et pour un effet tunnel il faut qu'il y ait quelque chose de physique à traverser (avec un potentiel supérieur à l'énergie de la particule). Mais bon, j'imagine qu'on peut aussi imaginer des théories spéculatives marchant comme ça.

Tient justement ce serait amusant de connaitre l'énergie nécessaire pour accélérer le proton à la vitesse indiquée par Deedee81 soit

10^18 fois l'énergie propre (mc²).
Mais je ne vois pas en quoi ça indiquerait quelque chose de spécialement exotique. C'est juste un nombre.

[jacknicklaus]

Tient justement ce serait amusant de connaitre l'énergie nécessaire pour accélérer le proton à la vitesse indiquée par Deedee81 soit
v= 99.999999999999999999999999999 99999995
Ça donnerait peut-être une indication sur un éventuel phénomène exotique ?

1.5 10^8 Joules,
moins d'un 1 millionième de la bombe d'Hiroshima

ca n'a rien d'exotique.

[Deedee81]

moins d'un 1 millionième de la bombe d'Hiroshima

Tout de même, faut comparer ce qui est comparable. Pour un proton c'est une énergie phénoménale.

Par contre pour avoir une idée de l'ordre de grandeur c'est pas mal.

[Contrario666]

Oui rien de spécialement exotique apparemment.

Sinon pour info la particule la plus rapide jamais détectés (en 1993) c'est la fameuse "Oh-My God Particle" qui a été flashée à 0.9999999999999999999999951 c
Il y a un petit document ici : https://www.fourmilab.ch/documents/OhMyGodParticle/
Qui fournit aussi toutes les formules pour calculer des choses intéressantes.

[kite4life]

les théories avec espace-temps discrétisé sont les plus simples

Quand vous dites cela, l'espace temps discrétisé signifie-t-il un espace qui serait constitué avec des sortes de pixels d'espaces et des pixels de temps?
Je sors un peu du sujet mais je me suis toujours demandé si les limites de Planck en temps et en espace correspondaient uniquement à des distances minimales mais sur une trame de fond continue, ou à des sortes de pixels qui constitueraient le tissus spatio temporel.


Si l'espace-temps était constitué de pixels, et qu'une particule de taille 1 pixel se déplacant de 100 pixels pour chaque temps de Planck rencontre une autre particule de 1 pixel sur son chemin, elle n'aurait logiquement qu'une chance sur 100 d'entrer en collision avec cette particule alors meme que les trajectoires se croisent parfaitement. Elle ferait en quelque sorte des sots de puce de 100 cases et ne pourrait pas rentrer en collision avec quoi que ce soit se trouvant entre 2 sots de puce... (on pourrait alors se demander comment l'information passe d'un pixel a l'autre...)

A l'inverse si l'espace et le temps sont continus, la collision se produit.

Ca reste extrement speculatif, je sais c'est peut être même complètement réfuté par des theories qui me dépassent, mais c'est ce que j'avais à l'esprit en me demandant si les collisions étaient toujours systématiques à tres tres grande vitesse...

1.5 10^8 Joules,
moins d'un 1 millionième de la bombe d'Hiroshima

ca n'a rien d'exotique.

C'est vrai que ca n'a rien d'exotique mais la question avait du sens, c'est interessant de savoir qu'on est tres en dessous de l'énergie contenue dans l'univers observable. Ca aurait pu ne pas être le cas et nous condamner à l'infalsifiabilité... On est certes encore tres loin d'atteindre ces vitesses dans nos accélerateurs, mais j'ai toute confiance que nos physiciens trouverons le moyen d'aller sonder un jours les mystères de Planck.
Il faut juste être un peu patient et vivre vieux.... tres vieux

[kite4life]

Désolé pour le double message mais juste une petite precision sur ce que j'entendais en parlant de pixel:
Pour comprendre, on pourrait s'inspirer du jeu de la vie de Conway. Dans ce cas le temps de Planck correspondait à une iteration, et les longueurs de Planck à la taille d'une case de la grille.
A ceci pret que la grille serait en 3D et que les règles du jeu seraient celles de la physique (qui sont un peu plus complexes que celles de Conway )

Peut-être que tout ceci est complètement balayé par la physique moderne... (????) Je sais pas, mais voila ce que j'imaginait.

Pour ceux qui ne connaitraient pas le jeu de la vie de Conway, voici un petit lien vers un simulateur bien fait:
https://playgameoflife.com/
et une tres bonne video d'introduction de Science Etonnante:
https://www.youtube.com/watch?v=S-W0...ienceEtonnante

Merci.

[Contrario666]

A la limite la question du déplacement des "objets" (commençons à raisonner sur un photon ou un électron) est en soi déjà un mystère.
Sachant que les particules ne se déplacent pas "dans" l'espace-temps mais "sont" (une déformation de) l'espace-temps on doit plutôt (il me semble) les considérer comme des ondes.
C'est un peu comme les vagues sur l'eau (pas celles qui s’abattent sur les côtes bien sûr...) qui sont non pas un déplacement de matière mais une variation localisée en hauteur de la matière.
C'est aussi vrai pour une onde sonore qui n'est pas de l'air qui avance mais une compression qui apparait de proche en proche localement au niveau "du substrat" (de l'air là de l'espace-temps ailleurs).

Ensuite et c'est peut-être aussi un point à prendre en considération dans la discussion.
Qu'est-ce qui vous fait dire que l'espace-temps ne puisse être continu tout en ayant (éventuellement) une structure "en pixel" (allez soyons fous ) ?
Par exemple si on cherche à visualiser la chose en imaginant une droite.
Le déplacement sur cette droite se ferait par pixel (aspect quantifié de l'espace-temps) mais la position initiale d'un élément ou d'un autre pourrait être n'importe où sur cette droite (aspect continu de l'espace-temps)

[Deedee81]

Salut,

Quand vous dites cela, l'espace temps discrétisé signifie-t-il un espace qui serait constitué avec des sortes de pixels d'espaces et des pixels de temps?

oui.

Je sors un peu du sujet mais je me suis toujours demandé si les limites de Planck en temps et en espace correspondaient uniquement à des distances minimales mais sur une trame de fond continue, ou à des sortes de pixels qui constitueraient le tissus spatio temporel.

Ils seraient l'espace-temps lui-même.

pour ce qui suit franchement je ne saurais pas répondre car ça dépend de la théorie (et comme il y en a des tas dans ce domaine.... d'où me coté spéculatif comme tu le signales). Et je n'en maîtrise (en partie) qu'une : les boucles.

P.S. Attention vous deux, ça tourne à discussion quelque peu, disons, folklorique, en tout cas pas très "point 6 de la charte". Faite comme moi, si vous n'êtes pas expert, n'essayez pas de raisonner par vois même et répondez "je ne saurais pas répondre" comme je viens de le faire. Sinon vous allez finir par avoir une mauvaise surprise.

[pimart]

Bonjour, pour répondre à la question initiale, il ne passe rien pour cette particule. C'est une conséquence de l'invariance relativiste, ou invariance de Lorentz : dans son référentiel, elle est au repos. Si maintenant elle interagit avec une autre particule dans un scénario de collision par exemple, c'est autre chose. Pour une collision à l'énergie de Planck, on s'attend à former un micro trou-noir, qui se désintègre en rayonnement de Hawking. Comme le rayonnement de Hawking est "thermique", il ne comporte aucune information (c'est le paradoxe de l'information) et donc la structure de l'espace-temps ne peut être comprise avec juste ces outils à leur stade de développement actuel. On suppose que le paradoxe de Hawking doit être résolu par la gravité quantique dans la direction d'une évolution unitaire, et donc comprendre ce processus d'unitarisation permettrait d'en savoir plus sur l'espace-temps via ce genre d'expériences de pensée.