Avant big bang

[cocomos77]

Bonjour à tous,

Si je comprends correctement, le domaine de validité de la RG s’arrête au mur de Planck, donc déjà sans même aller jusqu'à s’interroger sur un avant big bang on peut déjà s’interroger sur un avant mur de planck, mais souvent j’ai remarqué dans le forum ou ailleurs que la réponse à cette interrogation était plutôt lapidaire : la question n’a pas de sens.
Je peux tout a fait comprendre que la question n’ait pas de sens dans le cadre de la RG, mais dans le cadre d’un modèle (encore à trouver) continuant là ou la RG s’arrête, il me semble que la question a un sens, est-ce faut ?
Intuitivement on arrive à imaginer qu’à certaine échelles s’affranchir de la physique quantique n’est pas bien raisonnable, d’où les recherches à ce sujet pour tenter de concilier les 2 théories en une seule plus globale.

Est-ce qu’évoquer un avant big bang a un sens ?
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[Amanuensis]

Quel est le sens de "big bang", pour commencer ?

Une fois cela clarifié, mis en mots clairs, on s'intéressera (peut-être) au sens avec "avant" en plus...

[cocomos77]

Je ne pense pas être qualifié pour définir le « big bang », peut être que si j’en connaissais la définition exacte je n’aurais pas posé ma question dans cette section du forum.
Je ne suis pas bien sur de comprendre ce qui est attendu, que je définisse précisément le « big bang » (enfin plus justement son modèle) ou bien ce que je pense comprendre de celui-ci.
Est-ce que la possibilité de concevoir un avant big bang ou pas dépend de la définition de celui-ci ?

[zebular]

bonjour
je crois avoir compris que nous étions toujours en train de vivre le big bang et que celui ci est ne commence pas selon certains modèle à partir du mur de planck.
Voir les multivers qui pré-existent et l'initiation du notre qui s'étale hypothétiquement sur des périodes très très longues,voir interminables

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

Est-ce qu’évoquer un avant big bang a un sens ?

Il y a en effet des théories spéculatives qui prévoient un avant big-bang et qui disent qu'on peut en détecter les traces dans le fond diffus cosmologique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pré-Big_Bang

Tu as aussi ça : https://www.pourlascience.fr/sd/cosm...-bang-2971.php

Pour le moment, faire des modèles cohérents est déjà compliqué parce qu'on est aux limites des théories validées voire en plein dans les théories non validées comme les cordes ou la gravitation quantique à boucles.

[cocomos77]

Merci beaucoup pour ta réponse.
Je vais me régaler avec tes liens même si ça s'annonce ardu

[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

Si je comprends correctement, le domaine de validité de la RG s’arrête au mur de Planck, donc déjà sans même aller jusqu'à s’interroger sur un avant big bang on peut déjà s’interroger sur un avant mur de planck, mais souvent j’ai remarqué dans le forum ou ailleurs que la réponse à cette interrogation était plutôt lapidaire : la question n’a pas de sens.
Je peux tout a fait comprendre que la question n’ait pas de sens dans le cadre de la RG, mais dans le cadre d’un modèle (encore à trouver) continuant là ou la RG s’arrête, il me semble que la question a un sens, est-ce faut ?
Intuitivement on arrive à imaginer qu’à certaine échelles s’affranchir de la physique quantique n’est pas bien raisonnable, d’où les recherches à ce sujet pour tenter de concilier les 2 théories en une seule plus globale.

Est-ce qu’évoquer un avant big bang a un sens ?

Oui ça a notamment un sens dans le cadre d'un Multivers inflationnaire.

On en avait parlé ici : https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post5761519

Dans l'hypothèse inflationnaire, on se représente le multivers comme un espace remplit d'un vide de haute énergie.

La différence entre un vide de densité d'énergie non nulle et un espace remplit de matière de même densité d'énergie concerne la pression.

Si je prends 1 m3 d'espace et que j'y mets 10 protons j'ai une densité d'énergie ρ=10 GeV/m3 (l'énergie de masse d'un proton est mc²~1 GeV). Si ces protons sont immobiles, la pression est nulle, s'ils ne le sont pas, un flux d'impulsion traverse les parois de la boite, ce qui représente une pression positive. La contribution de la matière à la pression du milieu est donc positive ou nulle. Même chose si j'ai du rayonnement cad des photons de masse nulle mais d'impulsion p=hν/c.

Si je remplis le même espace d'un vide de même densité d'énergie ρ=10 GeV/m3, la pression prend la même valeur que la densité d'énergie (à un facteur c près) mais le signe de cette pression est négatif. P ~ -ρ. Pour comprendre ce qu'est une pression négative on peut par exemple considérer un élastique tendu : les forces internes à la matière vont du bord vers le centre, ça tire.

Si on injecte cette quantité dans les équations de la Relativité générale, on a un fluide de densité d'énergie ρ et de pression -ρ et ça gravite négativement. Paradoxalement, par rapport à l'image de l'élastique qui tire sur les parois, ça provoque non pas une régression de l'espace, mais son expansion spontanée. Et c'est même comme ça qu'on explique le "Bang" du Big Bang, cad l'origine initiale de l'expansion.

Car si ρ est très élevée, l'expansion l'est aussi. Or la Théorie quantique des champs (TQC) prédit de façon robuste que le vide devrait avoir une densité d'énergie de l'ordre de la densité de Planck : un masse de Planck par volume de Planck soit ~ 1e96 kg/m3, l'équivalent de la masse de l'univers visible concentrée dans le volume d'un noyau de carbone. Dans la réalité qui nous entoure, ce n'est pas le cas. Mais imaginons pour voir un vide qui aurait la densité prédite. Cette densité d'énergie engendre comme on s'en doute un taux d'expansion extraordinairement élevé. Un volume équivalent à celui d'un noyau de carbone deviendrait gros comme l'univers visible en bien moins qu'une nanoseconde. Et chaque volume élémentaire de ce gros volume engendrerait un volume a nouveau grand comme notre univers à la nanoseconde suivante et ainsi de suite... Ce mode d'expansion n'est pas ralentie comme l'expansion classique, car chaque nouveau m3 de vide contribue identiquement à l'expansion et le facteur d'échelle ("la taille de l'univers" ) croit exponentiellement.

Bon, mais de fait, le taux d'expansion de notre univers se situe des ordres de grandeurs en dessous de ce taux inflationnaire. Aucune structure de l'univers n'aurait pu s'assembler sans cela. Il faut donc concevoir un genre de changement d'état du vide qui constituerait en fait le début de l'univers, ce que les anglo-saxons appellent "the graceful exit", la fin de l'inflation, sans laquelle nous n'existerions pas. En fait, le "Bang" c'est le moment où ça ne fait plus "Bang" [etrus75]. A ce moment là, l'énergie du vide est injectée dans les champs de matières, ce qu'on appelle le "réchauffement" (reheating). L'univers se remplit alors d'un plasma extraordinairement dense et chaud en expansion encore très rapide, mais désormais ralentie car la pression de l'univers n'est plus négative mais positive. Le vide conserve une densité résiduelle ~0,7 GeV/m3. Au début ça ne compte pour rien, mais comme la tortue de la Fable, il lui suffit d'attendre que la matière se dilue suffisamment pour reprendre à nouveau le dessus. C'est le cas depuis en gros la moitié de l'histoire de l'univers. Nous somme à nouveau dans l'ère du vide cad dans un univers où l'énergie du vide (ce qu'on appelle la constante cosmologique) représente l'essentiel de l'énergie totale, environ 70% aujourd'hui.

Voila le scénario. Il est piquant de constater qu'historiquement, c'est le premier modèle d'univers qui a été développé juste après le modèle statique d'Einstein sur la base des équations de la Relativité générale, par de Sitter en 1917 : un modèle d'univers vide mais de constante cosmologique positive. L'univers de de Sitter sert donc de prototype à l'inflation, à l'univers "post matière" cad dominé par la densité du vide, mais aussi au Multivers, cet espace hypothétique constitué de tous les endroits où la densité d'énergie du vide conserve encore sa valeur "planckienne".

Maintenant, le vide pourrait il a nouveau changer d'état pour retrouver sa densité initiale ? La réponse n'est pas oui positivement, mais le peut-être n'est pas exclu. Seulement, à moins que ça se passe précisément au sein du Système solaire, les conséquenceы en seraient nulles pour nous. Prenons ça en une dimension, le long d'une rue. Soit 3 maisons avec jardin qui se suivent, A B et C. Imagine que tu habites en A et que durant la nuit un épisode d'inflation se produit dans le jardin de B. Et te réveillant tu vas voir que B est éparpillé dans le vide et que C se situe à l'autre bout de l'univers. C'est gênant si tu voulais te marier avec la fille de C, mais autrement ? Il ne s'est rien passé chez toi. Autrement dit, si une bulle quelconque de l'univers subit un saut quantique vers un état de vide planckien, cette bulle va prendre des dimensions considérables d'une coup mais sans effet sur le reste de l'univers.

Imaginons maintenant pour corser l'affaire que ce changement d'état du vide soit contagieux, c'est à dire qu'il se propage aux régions adjacentes à la vitesse de la lumière. Même ainsi, pas de quoi stresser. Notre univers étant en expansion a partir d'une certaine distance c/H le taux d'expansion éloigne de nous toute région située au delà plus vite que la lumière : le changement d'état inflationnaire ne peut pas contaminer tout l'univers si celui ci est en expansion, ce qui est garanti par la valeur modeste mais non nulle de notre constante cosmologique. L'image de la bulle qui fait "pop" a donc ses limites, celles imposées par la finitude de la vitesse de propagation d'un signal et par l'expansion de l'univers

[cocomos77]

Merci pour ton explication, plusieurs re-lecture seront nécessaire, mais je suis motivé et ça me semble accessible.
Parfois j’ai l’impression que l’inflation est aussi dans ma tête tellement c’est vertigineux d’essayer d’imaginer et d’appréhender certaines notions, théories modélisant ou spéculant sur le cosmos.