Univers primordial

[BACHIR2023]

BONSOIR
J'ai une petite Question !
Quelle est la première particule massive apparue dans l'histoire de l'univers?




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Il est plus important de se poser les bonnes questions, que de trouver des réponses.
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[ArchoZaure]

Bonjour.

Quelle est la première particule massive apparue dans l'histoire de l'univers?

J'aurai dit le proton.

Depuis huit ans, les scientifiques utilisent un nouvel accélérateur de particules installé au Laboratoire de Brook*haven à Long Island, près de New York, pour simuler les conditions qui régnaient lors de la naissance de l'Univers. Nommé collisionneur d'ions lourds relativistes, mais plus connu sous son acronyme anglais rhic, cet instrument projette deux faisceaux de noyaux d'or l'un contre l'autre à une vitesse proche de celle de la lumière. Les collisions des noyaux atomiques créent des bouffées de matière extrêmement denses et chaudes qui simulent le contenu de l'Univers durant les premières microsecondes. Avec ces « minibangs » éphémères, les physiciens sont aux premières loges pour assister à la reconstitution des premiers instants du cosmos. L'Univers était alors empli d'une soupe très dense et très chaude de particules nommées quarks et gluons qui s'agitaient en tous sens en se percutant. Une pincée d'électrons, de photons et d'autres particules élémentaires légères assaisonnait la soupe. Le mélange était porté à quelques milliers de milliards de degrés, plus de 100 000 fois la température qui règne au cœur du Soleil.

À mesure de l'expansion de l'Univers, la température a chuté, à l'instar d'un gaz qui se refroidit quand il se dilate rapidement. Les quarks et les gluons ont alors ralenti au point qu'ils se sont agglomérés lors des chocs. Après une petite dizaine de microsecondes, quarks et gluons étaient enchaînés en grappes sous l'effet de l'interaction forte, associés de façon permanente sous forme de protons, de neutrons et autres particules de l'interaction forte qualifiées collectivement de hadrons. L'étude de cette « transition de phase cosmique » du mélange initial de quarks et de gluons en protons et neutrons

https://www.pourlascience.fr/sd/phys...ivers-3919.php

[BACHIR2023]

J'aurai dit le proton.

salut
Le proton est une particule composite, donc moi je dirai plutôt un quark.
a+

[Deedee81]

Salut,

Je suis plutôt d'avis que :
- soit la question n'a pas de sens
- soit on n'est pas en mesure de répondre

En principe, plus une particule est légère et plus elle est facile à produire. Sur cette base il est certains que le neutrino est le grand gagnant.
Mais quand on remonte le temps, la densité d'énergie est de plus en plus grande et il y a de plus en plus de particules massives. Et donc dire "laquelle était là la première" ne semble pas avoir de sens.
Résultat, ce qu'on sait de l'univers et de la physique fondamentale ne permet pas de répondre. Et un coup d'oeil sur les différents modèles des différentes théories spéculatives de gravité quantique doit donner un tas de réponses différentes. Dans mon modèle préféré de transition du second ordre avec les boucles, là, la réponse est le neutrino. Mais dans le modèle préféré des bouclistes : celui avec rebond, la réponse est : aucune, elles existaient de toute éternité.

Bref faut essayer de poser des questions pour lesquelles on a la réponse

[A voir en vidéo sur Futura]

[BACHIR2023]

Dans mon modèle préféré de transition du second ordre avec les boucles, là, la réponse est le neutrino.

Bonjour
L’univers issu du Big bang (à l’instant de Planck) était homogène et isotrope. Par conséquent il ne contenait que des neutrinos sans masse. est ce vrai?

[Morrslieb]

Bonjour,

Les particules élémentaires massives ont obtenues leur masse lors du mécanisme de Higgs, qui a eu lieu, comme on le pense, environ une picoseconde après le Big Bang. A ce moment, les quarks, leptons, les bosons Z et W+-, ainsi que le boson de Higgs, ont obtenus leur masse. Par contre, rien dans le mécanisme de Higgs n'indique q'une famille de particules auraient obtenu leur masse avant les autres, elles ont donc probablement obtenu leur masse plus ou moins au même moment.

[ArchoZaure]

Bon allez tant qu'à faire et à rechercher la plus petite élémentaire dans le sens de sous-composant élémentaire (moi je voyais plus la question sous la forme de la particule élémentaire, massique, stable se suffisant à elle-même) on va donc dire que ça pourrait être le préon (hypothétique certes).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9on

[Gilgamesh]

BONSOIR
J'ai une petite Question !
Quelle est la première particule massive apparue dans l'histoire de l'univers?

Si on prend un scénario inflationnaire on part d'un univers dominé par un champ de haute énergie, l'inflaton, qui génère une tension du vide à l'origine d'un taux d'expansion colossal. Dans ce scénario, le vide est polarisé au sens que les particules virtuelles à peine formées ne peuvent se désintégrer avec leur commère antiparticule et deviennent des particules réelles. On peut se représenter chaque particule isolée dans son propre univers de rayon de Hubble c/H, de dimension subatomique tant H est élevé. Mais a priori tout le Modèle standard des particules est déjà là, depuis tout le temps (aux variations près des paramètres du modèle standard des particules élémentaires).

Puis le champ d'inflaton décroit localement et son énergie est injectée aux champs du Modèle standard, c'est le rechauffement (reheating in english) et on obtient un plasma chaud et dense. C'est le Big Bang chaud. La densité d'énergie est en T⁴ (loi de Planck) et la température est celle de l'échelle d'énergie de l'inflation, a priori (c'est encore un paramètre libre) on postule qu'on est au niveau de Grand Unification T_GUT ~ 10¹⁶ GeV. Pour comparaison, l'échelle d'énergie du LHC est T_LHC ~ 10⁴ GeV.

Donc, pas de jaloux, pas de prééminence, y'a de l'énergie en abondance pour tout créer dans le tableau des particules élémentaires, tout ce qu'on connait aujourd'hui (jusqu'au quark top, la particule la plus massive actuellement connue) mais aussi les hypothétiques bosons X et Y qui seraient à l'origine de la baryognénèse selon certaines théories (la désintégration de ces bosons ne conserverait pas B, le nombre baryonique, ce qui serait à l'origine du léger excès de matière sur l'antimatière). Y'a de tout, et en grande quantité. Toutes les particules, qu'elles soient massives ou pas, ont été crées en masse en même temps par le reheating qui marque la fin de l'inflation.

Ensuite, du fait de l'expansion encore très rapide, l'énergie cinétique des particules, donc leur température, va être rapidement redshiftée et l'univers se refroidit à toute vitesse en même temps qu'il grandit : T ~ 1/a avec a le facteur d'échelle. Et ça va être un hécatombe progressif, dont les photons sortiront grand vainqueurs, en terme démographique, suivis de près par les neutrinos. Dans le plasma chaud des origines, les particules, d'énergie de masse mc² sont à l'équilibre (création, destruction) avec le bain de photons d'énergie moyenne kT. Quand kT passe en dessous de mc², les annihilation particules - antiparticules ne sont plus compensées par les créations de paires et l'univers se vide de ses particules massives, et les plus massives partent les premières. A la fin, il ne reste, en terme de particules réelles, qu'un reliquat formés des particules les plus légères permettant la conservation des nombres quantiques (charge électrique, hypercharge et charge de couleur, spin, etc) à savoir les quark up et down, l'électron, les trois neutrinos et le photon.

[Garion]

Bonjour
L’univers issu du Big bang (à l’instant de Planck) était homogène et isotrope. Par conséquent il ne contenait que des neutrinos sans masse. est ce vrai?

Les neutrinos, sauf preuve du contraire, ont a priori une masse, maintenant ou au plus proche du big bang, le moment ne change pas leur masse.

[Gilgamesh]

Oui, le neutrinos ont une masse qui n'est PAS due a priori à une intéraction avec le champ de Higgs.

[Deedee81]

SAlut,

Oui, le neutrinos ont une masse qui n'est PAS due a priori à une intéraction avec le champ de Higgs.

Ah tiens, voilà un truc que je ne savais pas. Il semble que ce ne soit pas tout à fait tranché. Cela dépend si les neutrinos sont de majorana ou non.
Je viens de lire ça ici : https://w3.iihe.ac.be/~gwilquet/aes/aes.pdf

[Gilgamesh]

Effectivement il est important de mentionner cette restriction (page 26 dans le doc).

Pour des neutrinos de Dirac à quatre composantes, des termes de masse identiques à ceux des autres fermions (...) Si les constantes de couplage de Yukawa des neutrinos au champ de Higgs sont non nulles, les neutrinos acquièrent de la masse comme les autres fermions, même si les neutrino droits ne contribuent pas aux termes d’interaction du lagrangien

[BACHIR2023]

Pour des neutrinos de Dirac à quatre composantes, des termes de masse identiques à ceux des autres fermions (...) Si les constantes de couplage de Yukawa des neutrinos au champ de Higgs sont non nulles, les neutrinos acquièrent de la masse comme les autres fermions, même si les neutrino droits ne contribuent pas aux termes d’interaction du lagrangien

Bonsoir
Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Les neutrinos sont des fermions de spin ½ (wiki).
Il y a quelqu'un qui dit mieux il s'agit de DOLGOV dans son article " Possible violation of the spin-statistics relation for neutrinos: cosmological and astrophysical consequences"https://arxiv.org/abs/hep-ph/0501066. l'auteur démontre que les neutrinos obéissent a statistique de Bose Einstein. Pour moi expliquer ce paradoxe est de postuler que les neutrinos sont sans masse, car toutes les particules sans masse (photon, gluon et hypothétique graviton) sont des bosons.

[Gilgamesh]

Bonsoir
Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. Les neutrinos sont des fermions de spin ½ (wiki).
Il y a quelqu'un qui dit mieux il s'agit de DOLGOV dans son article " Possible violation of the spin-statistics relation for neutrinos: cosmological and astrophysical consequences"https://arxiv.org/abs/hep-ph/0501066. l'auteur démontre que les neutrinos obéissent a statistique de Bose Einstein. Pour moi expliquer ce paradoxe est de postuler que les neutrinos sont sans masse, car toutes les particules sans masse (photon, gluon et hypothétique graviton) sont des bosons.

Le fait d'avoir une masse ou pas n'est pas lié au spin de la particule. La meilleure preuve étant justement que le neutrinos, qui sont des fermions, devaient justement être sans masse en bonne logique, avant qu'on leur en découvre une par le phénomène des oscillations.

L'article envisage la violation du principe de Pauli pour les neutrino, Ok, je ne vois pas bien la motivation derrière, c'est spéculatif et absolument pas confirmé à ce jour. Voila.

Je ne vois pas du tout ce que vient faire cet article dans cette discussion.