Bonjour à tous,
apres le big bang il fait tres chaud et donc l'univers est comme un plasma. Or je me rappelle dans mes cours d'électromagnétisme que les ondes n’interagissent pas avec le plasma (aucune absorption de l'onde a haute fréquence, et vu qu'il fait tres chaud les ondes sont à haute fréquence)
mais alors pourquoi ont dit qu'a 370 000 apres le big bang on a pu voir le rayonnement fossile alors que dans un plasma il y a 0 probleme?
merci d'avance pour votre aide
Salut ,
Sans être specialiste de ce sujet ....
Les photons existent dans le plasma dès le début du Big-Bang :
" Bien avant la formation des étoiles et des planètes, l'univers primitif était plus petit, beaucoup plus chaud et, commençant 10 −6 secondes après le Big Bang, rempli d'une lueur uniforme de son brouillard chauffé à blanc de plasma de photons en interaction ,des électrons et des baryons " ( WIKI ) .
Mais ils sont seulement libérés environ 360 000 ans plus tard , quand , à cause de l'expansion et la formation des atomes , ce plasma est devenu moins dense :
" L'Univers, poursuivant son expansion, refroidit encore plus, tout en restant très homogène. Cette diminution de température permet la recombinaison : les électrons et les noyaux atomiques se lient, formant des atomes. La « mer » électronique ayant cessé d'exister, les photons peuvent désormais circuler librement dans l'Univers, devenu « transparent ». ( WIKI ) .
Celui qui accroît son savoir , accroît sa souffrance . L'Ecclésiaste 1-18
Bonjour,
Je suppose que vous voulez parler d'un plasma dilué froid, ici c'est un plasma chaud et dense. C'est assez différent.
D'autre part même dans l'approximation diluée, la fréquence plasma augmente avec la densité.
L'opacité du plasma est due à la diffusion Thomson, c-à-d la diffusion élastique du rayonnement électromagnétique par les particules chargées libres (essentiellement les électrons).Envoyé par docEmmettBrown
La section efficace Thomson pour l'électron est σ = 6,65.10-29 m
La densité électronique des électron au moment de la recombinaison n ~ 300 cm-3
Ce qui donne un libre parcours moyen des photon λ = 1/(σn) ~ 5000 années-lumière, ce qui est petit comparé à l'univers (justifiant qu'on le dise opaque), mais grand à l'échelle du système solaire.
Parcours Etranges
j'avoue ne pas trop faire la différence entre un plasma chaud et froid dans mon raisonnement.
Oui tu as raison j'avais oublié cette partie la. donc les OEM sont absorbés dans le plasma, mais quand les atomes se forment , le milieux n'est plus un plasma et donc l'onde peut se propager sans etre absorbé, c'est ca l'idée ?
@Gilgamesh j'ai du mal à comprendre ce que tu me dis. Les charges sont donc bien mis en mouvement par les OEM malgré que nous sommes dans un plasma (voir mon commentaire à gts2) ? j'ai du mal à comprendre ce que vient faire la section efficace de Thomson dans tout ca
Y'a 2 effets :
* la mise en mouvement des porteurs de charge pour l'onde électromagnétique incidente. Si la fréquence de l'onde est supérieur à la fréquence de Langmuir du plasma (~ 1 MHz lors de la recombinaison) l'onde se propage librement. Si elle est inférieur, l'onde est réflechie, c'est par exemple ce qui explique l'effet miroir de l'ionosphère pour les ondes radio de basses fréquences (<1 MHz)
* la diffusion Thomson, qui est un effet des ordres de grandeur en dessous du précédent vu la section efficace photon-électron. Même avec plasma avec une densité de porteur de charge aussi élevée que celle de la photosphère du Soleil n ~ 1015/cm3, le libre parcours moyen est λ ~ 15 000 km. A l'échelle du labo on peut considérer que c'est négligeable.
Parcours Etranges
j'ai du mal à comprendre le premier effet. Tu parles de reflexion, mais pour qu'il y ait reflexion il faut changer de milieux or je suis dans l'univers et celui ci est assez homogène quelques centaines de milliers d'année apres le big bang.
Les atomes se forment vers 3000 Kelvin (d apres google) or en regardant les fréquences émisent par un corps noir celle ci est de l'ordre de 10¹⁴ Hz à la température de 3000 Kelvin, ce qui est bien au dessus de 1Mhz, donc les OEM se propageaient librement avant la formation des atomes. donc pourquoi dit on qu'il a fallu attendre la formation des atomes pour que la lumiere puissent se propager. c'est a cause de l'effet Thomson dont tu parles ? pourtant quand j'étudiais les OEM si l'onde n'était pas absorbée par le milieux alors c'était la preuve qu'elle se propageait.
Je crois que tu confonds réflexion et réfraction. Réfléchis à nouveau
Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac
non je ne pense pas. les 2 phénomènes se passent à l'interface de 2 milieux et non dans le milieux
ok je pense avoir compris.
nous sommes dans un plasma et la fréquence de plasma wp est supérieur aux fréquences présents dans l'univers. donc j'ai un vecteur d'onde k purement imaginaire, j'ai donc une onde évanescente. Les ondes contenues dans l'univers sont stationnaires et tres absorbées et donc ne se propagent pas. elle pourront se propager 380 000 apres le big bang quand les atomes se formeront et donc que le plasma disparaitra.
Dernière modification par docEmmettBrown ; 03/08/2023 à 17h37.
Non, tu avais raison au départ : la fréquence plasma est bien plus basse que celle du rayonnement thermique.
Je réexplique pour être sûr qu'on parle de la même chose.
La fréquence plasma ωp c'est la fréquence à laquelle une onde mécanique se forme (mouvement oscillant de charges, essentiellement les plus légères, en pratique on ne considère que les électrons) si le plasma est excité par une onde électromagnétique (EM). Si l'onde EM excite le milieu, est absorbée. Pour pénétrer le milieu, il faut que l'onde EM ait une fréquence très supérieure à la fréquence de résonance du milieu.
ωp = √[ne²/(mε0)]
avec n la densité d'électrons, e la charge élémentaire, m la masse d'un électron, et ε0 la constante diélectrique.
La densité d'électron dans l'univers se calcule comme n =1,6 (1+z)3 m-3 avec z = 1090 (le redshift à la recombinaison) ; on trouve ωp ~ 2,5.106 rad/s soit 400 kHz environ. Ce qui est faible pour une onde électromagnétique.
Le rayonnement infrarouge et optique (celui qu'on observe dans le domaine micro-onde aujourd'hui) a des fréquences bien supérieures ~1014-15 Hz, il n'excite donc pas les fréquences de ce plasma là.
Pourquoi le plasma est opaque, c'est dû à un autre effet, bien plus faible intrinsequement mais qui devient prédominant dès lors qu'on parle d'un milieu infini, la diffusion Thomson, décrite plus haut.
Dernière modification par Gilgamesh ; 11/08/2023 à 17h30.
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