Bonjour,
Je ne lis pas l'anglais malheureusement et je n'ai trouvé que des références dans cette langue pour ce qui concerne "l'arrêt de l'inflation". http://https://en.wikipedia.org/wiki/Graceful_exit_problem
Par quel processus l'inflation cesse-t-elle?
Pourquoi cela pose-t-il un problème ?
Si l'expansion du multivers a une fin, combien de temps a-t-elle durée ?
Merci, bonne journée
Dernière modification par jojo17 ; 15/06/2024 à 10h34.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Pour reprendre la théorie de l’inflation dans ses fondements, on postule au départ un grand univers vide. Mais cet univers, ni ce vide, ne sont les nôtres. On postule que la densité d’énergie de ce vide est très élevée, de l’ordre de la densité de Planck (c’est-à-dire la valeur théorique qu’il “devrait” avoir si l’on en croit la théorie quantique des champs - plus plausiblement 3 ordres de grandeur en dessous, à l'échelle de Grand Unification, voir ci-dessous).Envoyé par jojo17
Si on applique les équations de la relativité générale à ce vide, alors on trouve qu’il est en très violente inflation. L’énergie du vide joue exactement le rôle qu’avait imaginé Einstein en introduisant la constante cosmologique. Juste que là, elle est sur-vitaminée. Le résultat est un multivers inflationnaire.
Mais si cette constante était bien… constante, l’inflation ne cesserait jamais et nous ne serions pas là pour en parler. Un univers en inflation est parfaitement et radicalement stérile puisqu’aucune structure liée, ne serait-ce qu’un nucléon, ne peut se former en son sein.
Il faut donc que d’une façon ou d’une autre le phénomène s’interrompe. La “sortie en douceur” (graceful exit) désigne un changement de phase du vide par lequel l’inflation ralentit et cesse progressivement, permettant à l’univers de passer à la phase de Big Bang chaud, via le phénomène de “réchauffement” (reheating).
Car – ce n’est pas une hypothèse mais une certitude – il existe un autre état possible pour le vide : le nôtre. Et l’évolution spontanée d’un système physique va toujours des hautes vers les basses énergies. Cette transition est un phénomène quantique et local : en chaque point du multivers inflationnaire, le vide s’effondre vers un état quelconque situé beaucoup plus bas.
Que devient l’énergie du vide ? Elle excite les champs de matière : là où le vide change d’état, il se remplit de matière. La matière a un effet inverse du vide sur l’expansion : le vide entretient l’expansion, la matière la freine. Le taux d’expansion qui était très élevé s’effondre. On obtient en définitive le scénario décrit par la théorie du Big Bang.
Combien de temps dure cette phase inflationnaire qui précède le Big Bang ? La théorie permet d’établir une borne minimale en termes de gain de facteur d’échelle pour résoudre le problème de courbure : il faut que celui-ci croisse d’un facteur e60 ≈ 1026 durant l’inflation. Si on fixe l’échelle d’énergie de l’inflation à celle de la théorie de Grande Unification (GUT), soit une densité d’énergie de l’ordre de (1016 GeV)4, la durée nécessaire est très brève, autours de 10–34 secondes.
Mais ça n’est qu’un minimum. Un raisonnement simple amène à penser que bien sûr le vide n’acquiert pas d’un coup, en partant de zéro, une densité d’énergie de l’ordre de GUT. Tout milite pour que cet état soit hérité d’un état antérieur, qui était donc déjà en inflation, et l’origine de l’inflation se trouve donc rejetée par récurrence dans un passé d'une profondeur indéfinie.
Indéfinie OK, mais l’inflation pourrait-elle être de la sorte rejetée à l'infini dans le passé ? En partant d'hypothèses raisonnables, il semble que la réponse soit non.
Le théorème qui met une limite dans le passé est basé sur le fait que l’impulsion d’un objet se déplaçant sur une géodésique à travers un univers en expansion est décalée vers le rouge (c’est le cas bien sûr pour les photons, mais c’est le cas pour toute particule transportant de l’impulsion). Si on prolonge une géodésique temporelle (particule massive) ou nulle (particule de masse nulle) dans le passé dans un univers en expansion, une telle géodésique sera décalée vers le bleu. Le théorème montre que dans certaines circonstances, le décalage vers le bleu atteint une rapidité infinie (c'est-à-dire la vitesse de la lumière) et tout ça aboutie à un genre de catastrophe ultraviolette.
Lire la réponse détaillée à cette question dans cet article de Alan Guth
1.7 Does Inflation Need a Beginning?
Dernière modification par Gilgamesh ; 16/06/2024 à 21h28.
Parcours Etranges
Bonjour,
Intrigué je suis par le e^60...
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Tu as la démo ici : https://cds.cern.ch/record/1420368/files/207.pdf (page 209)
Parcours Etranges
Bonjour,
Merci Gilgamesh.
Par rapport à nos discussions précédentes il y a un point que je n'arrive pas à comprendre. Notre univers est né d'une fluctuation quantique dans le multivers avec un changement d'état du vide ( collapse )Mais il y a eu une infinité d'autres univers qui se sont créés avec le même processus dans le temps de l'inflation.
L'inflation cesse-t-elle en même temps pour tous les univers? Y a-t-il des univers créés après le nôtre( dont le graceful exit intervient après le nôtre) ? Le multivers perdure t-il après la naissance de notre univers ?
Je sais pas si tu comprends mon problème de compréhension?
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Merci Gilgamesh
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Oui, l’idée est bien que le Multivers représente une immensité de vide à haute énergie qui peut s’effondrer localement partout pour former des univers de plus basse énergie.
L’idée qui va s’imposer assez rapidement, c’est que, une fois que le phénomène d’inflation est sorti de sa boîte, il devient irrattrapable. En effet, il ne peut s’effondrer partout, et plus il se poursuit, plus l’immensité s’ajoute à l’immensité, rendant le phénomène “infini dans le futur” (alors qu’il ne l’est pas a priori dans le passé). Il se fabrique des univers en nombre toujours plus grand. Cela ressemble beaucoup à l’augmentation de l’entropie, au fond.
Un aspect important de ce paradigme pour la cosmologie est de donner énormément de force à l’argument de sélection anthropique. Plus on plonge le nez dans la physique des particules, plus certains paramètres des lois fondamentales paraissent contingents (par exemple, la stabilité du vide donnée par la masse du boson de Higgs). Notre univers paraît à la fois improbable, bizarrement façonné, et en même temps étrangement propice à la vie (à travers toute une chaîne causale qui va de la stabilité du proton à la valeur de la constante cosmologique). Si notre Univers est membre d’une multitude innombrable d’univers nés du Multivers inflationnaire, alors il en va de même que pour le “petit point bleu pâle” qui nous sert de planète et qui ressemble à un îlot étrangement propice à la vie dans un océan stérile. Dans une univers comptant 1023 planètes (uniquement dans l'Univers observable), la probabilité d'une trouver une qui abrite la vie depuis des milliards d'années n'étonne plus.
Concernant le fait que l’inflation est un phénomène auto-entretenu, je reprends l’explication que j’avais rédigée à ce sujet :
Dans l’hypothèse de l’inflation perpétuelle, l’état antérieur est un état de décroissance de l’inflaton indéfiniment reconduit par les fluctuations du champ. On part d’un vide de densité d’énergie élevée, et de ce fait, en inflation. Ce vide possède un état d’énergie plus bas, et il va décroître spontanément dans ce nouvel état, à la manière d’un atome ou d’un noyau qui se désexcite pour rejoindre son état fondamental. On modélise cela par un champ scalaire ϕ qui descend une colline de potentiel.
Dans ce régime inflationnaire (c’est-à-dire, drivé par une constante cosmologique), la croissance d’une région de taille a est :
a(t) = exp(Ht)
Avec H le taux d'expansion
Prenons un intervalle de temps, pris durant la descente, d'une durée Δt = 1/H (=temps de Hubble).
En une durée H-1, la fonction a(t) augmente d'un facteur e, et donc le volume de l'univers grandit d'un facteur e3 ~ 20.
Considérons ce qui se passe dans une région de la taille d'un rayon de Hubble c/H. Supposons que ϕ₀ soit la valeur moyenne de ϕ dans cette région, au début de l'intervalle de temps. Puisque les corrélations s'étendent typiquement sur environ une longueur de Hubble, à la fin d'un temps de Hubble, un région d'une taille initiale un rayon de Hubble va se développer et se subdiviser en 20 régions indépendantes d'un rayon de Hubble. Quelle est la valeur du champs dans ces 20 régions ? On va dire que le champs varie d'une quantité ∆ϕ qui est la somme de deux termes : celui que donne le taux moyen de descente, qu'on va qualifier de "classique" ∆ϕc, le même dans les 20 régions et une fluctuation quantique, qui peut aller à la hausse ou à la baisse d'une valeur ∆ϕq et qui varie dans chacune des 20 régions. Les valeurs de ∆ϕq se distribuent selon une classique loi de Gauss, avec une largeur de l'ordre H/2π. Avec cette largeur de distribution, il y a alors une certaine probabilité que la somme ∆ϕc+∆ϕq soit positive c'est à dire que dans une région, le champ fluctue vers le haut et non vers le bas. Si cette probabilité est supérieure à 1/20e, alors le nombre de régions en expansion avec ϕ ≥ ϕ₀ sera plus grand à la fin de l'intervalle de temps Δt qu'il ne l'était au début. Dans ce cas, le processus se répétera a chaque pas de temps, de sorte que l'inflation ne finira jamais.
Dans une distribution gaussienne, il faut que l'écart-type de ∆ϕq soit supérieur à 0.61 |∆ϕc|. On modélise la valeur de ∆ϕc par le produit de sa dérivé dϕc/dt par le temps de Hubble Δt = H⁻¹. Ce qui nous donne :
∆ϕq ~ H/2π > 0.61 | (dϕc/dt)H⁻¹|
soit :
H²/(dϕc/dt) > 3.8
Bon, et euh... faut continuer ici page 9 :
Eternal inflation and its implications
mais l'idée est que cette probabilité augmente avec ϕ, ce qu'il fait que ça finit forcément par arriver, et alors on entre dans un régime d'inflation perpétuelle
Conclusion :
Alan Guth (théoricien au MIT): "It's hard to build models of inflation that don't lead to a multiverse. It's not impossible, so I think there's still certainly research that needs to be done. But most models of inflation do lead to a multiverse, and evidence for inflation will be pushing us in the direction of taking [the idea of a] multiverse seriously."
Andrei Linde (théoricien au Stanford University): "In most of the models of inflation, if inflation is there, then the multiverse is there. It's possible to invent models of inflation that do not allow [a] multiverse, but it's difficult. Every experiment that brings better credence to inflationary theory brings us much closer to hints that the multiverse is real."
Dernière modification par Gilgamesh ; 18/06/2024 à 20h47.
Parcours Etranges
Bonjour,
Merci Gilgamesh, je comprends beaucoup mieux.
Si notre univers est parmi un nombre incommensurable d'autres dans le multivers peut-on réfléchir de la même façon que comme tu l'as fait pour la vie sur terre avec d'autres planètes ? Plus clairement peut-on imaginer d'autres univers propice à la vie?
J'ai une autre question un peu plus farfelue, alors je m'en excuse d'avance, mais peut-on imaginer que le trou noir soit un accès aux multivers ? Désolé
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Un peu plus sérieusement peut être ?
Je me souviens dans une discussion sur le sujet il était question de la non-trivialité du fait de passer du multivers à notre univers notamment franchir la barrière d'énergie énorme de changement de valeur du potentiel. Que penser alors de l'invariance d'échelle des fluctuations quantiques qui donne la répartition actuelle des grandes structures de notre univers ? Peut-on penser que notre univers emprunte d'autres éléments au multivers ?
Peut-on étendre le principe anthropique au multivers ?
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Bonjour,
Après réflexion, quelques questions.
D'abord, lors d'une discussion précédente où il était question des jeunes univers il avait été question du fait qu'il ne pouvait exister dans un même univers une civilisation autre que la nôtre né à n + 1s. Voilà d'où venez ma confusion, mais aussi de ma mauvaise compréhension du principe anthropique.
Comment s'explicite "l'argument de sélection anthropique"? Je ne trouve que le principe anthropique.
Si on est à peu près sûr qu'une autre planète dans notre univers abrite la vie et si on fait le raisonnement inverse peut-on imaginer qu'un autre univers dans le multivers abrite la vie ?
Dernière modification par jojo17 ; 22/06/2024 à 10h10.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Edit , j'ai écrit trop vite
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
On a en fait une équation de Drake généralisée au Multiver et aux termes de probabilité déjà inconnus (probabilité qu'une planète abrite la vie, notamment) il faut ajouter la probabilité qu'un univers né d'un changement de phase au sein du Multiver soit en capacité d'abriter la vie, ce qui implique deux-trois bricoles concernant la valeur des constantes fondamentales.
On n'estime qu'assez imparfaitement l'étendue des variations compatibles avec la formation des structures liées qui rendent possible la vie : les noyaux (carbone-12 notamment, c'est l'origine historique de l'argument anthropique proposé par Hoyle : vu que le C-12 existe en abondance dans l'Univers, le niveau d'énergie d'excitation qui rend possible sa formation par réaction triple alpha doit exister), les atomes, les molécules/macro-molécules, les galaxies, les étoiles, les planètes...
On ne peut aujourd'hui énoncer que des spéculations quand à la variabilité de ces constantes lors d'un changement de phase du vide (si c'est bien le scénario qui est à l'origine de l'univers). Qu'est ce qui est invariant, qu'est ce qui ne l'est pas ? On l'ignore. La seule "constante" dont on est sûr qu'elle doit varier (à la baisse) lors du changement de phase, c'est la constante cosmologique.
Du flou × des spéculations = des spéculations floues.
On sait juste que la vie est possible.
La (quasi) invariance (ηs ~ 0,96) dans l'échelle des fluctuations est une conséquence attendue de l'inflation dans son scénario le plus générique. Voir ma réponse à DD ici.
Est-ce que ça signifie que l'univers emprunte d'autre éléments au multivers ? Je ne vois pas le raisonnement qui t'amène là, mais en tout état de cause, l'Univers est un fragment du Multivers donc en toutes hypothèses, dans le cadre de ce scénario, il lui emprunte TOUT.
Précise la question.
Concernant le paradoxe du jeune univers (Youngness paradox), il s'énonce ainsi.
Dans un Multivers en inflation (à l'échelle d'énergie pressentie ~ EGUT), les distances augmentent d'un facteur e=2,71... toutes les τ = 10–37 secondes. Appelons τ le pas de temps exponentielle. Un volume élémentaire augmente d'un facteur e3 ~ 20 à chaque pas de temps. Considérons qu'à chaque pas de temps il se crée un univers (une poche d'univers ou pocket universe dans le vocable de l'inflation) dans ce volume nouvellement crée (autrement dit 1/20e du volume s'effondre). Dans cette hypothèse il devrait y avoir ~exp(1037) fois plus d'univers à chaque seconde : si au temps t il y a N univers dans le Multiver, à t + 1s il y en a N.exp(1037).
Presque tous les univers qui existent sont donc des univers qui se sont formés au cours des derniers pas de temps. La population des univers est incroyablement dominée par la jeunesse c'est à dire que les univers matures (ne serait-ce qu'une seconde plus vieux) sont largement dépassés en nombre par les univers qui commencent à peine à évoluer.
Je ne donne pas la résolution de ce paradoxe qui est encore spéculative mais voilà l'idée.
Il existe une spéculation (qui n'est vraiment rien d'autre qu'une spéculation) dites de sélection naturelle cosmologique, également appelée hypothèse des univers féconds, dans laquelle chaque univers disposerait d'une certaine capacité à en produire d'autres en formant des trous noirs : l'effondrement gravitationnel aboutirait à un phénomène de type inflation qui donnerait naissance à un pocket universe. Dans ce scénario audacieux, chaque trou noir donnerait effectivement accès à une autre univers.
Dernière modification par Gilgamesh ; 22/06/2024 à 20h16.
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Merci d'avoir pris le temps de me répondre, car je me doutais bien que c'est un domaine très spéculatif.
Bonne soirée
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Heu... Pourquoi devrait-on en être sûr ? Elle baisse pour l'instant, mais qui connait l'avenir, il pourrait y avoir un phénomène inconnu qui fasse qu'elle recommence à croitre.
J'ai rajouté "lors du changement de phase". La théorie de l'inflation se fonde sur l'idée que l'énergie du vide, assimilable à une constante cosmologique, était très élevée au départ (on la représente comme le potentiel d'un champ apellé inflaton) et qu'elle se serait effondré pour aboutir à sa valeur actuelle, la fin du changement de phase donnant lieu à un Big bang chaud.
Ensuite effectivement, dans le modèle ΛCDM, on suppose qu'elle garde la même valeur jusqu'à aujourd'hui.
Dernière modification par Gilgamesh ; 22/06/2024 à 20h21.
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Bonjour,
C'était justement ce raisonnement que j'avais en tête comme il était une partie du multivers il lui emprunte tout, donc certaines composantes de notre univers pourrais directement descendre du multivers.
J'imagine notamment comme j'en avais déjà parlé, de la constante cosmologique comme descendante direct de l'inflaton, un fossile
On pourrait aussi penser à un champ de quintessence comme descendant direct de l'inflaton. J'ai lu qu'il agissait comme l'inflaton avec une gravité répulsive.
L'énergie de l'inflalton, lors du collapse, pourrait-elle se distribuer d'une telle façon (constante cosmologique, quintessence)?
Dernière modification par jojo17 ; 23/06/2024 à 09h34.
les gens qui ont des montres n'ont pas le temps. Sagesse africaine
Ce sont des questions légitimes mais je ne peux que reprendre la réponse que je t'avais faite il y a 6 mois, avec la conclusion qui l'accompagnait : "c'est bien une spéculation autorisée mais ça reste un aspect théorique que je qualifierais de nébuleux."
https://forums.futura-sciences.com/q...ml#post7162808
Même pour l'inflation il y'a des théories avec plusieurs champs. Dans la théorie de N-flation de Dimopoulos et al (2005) on a N ~ 105 champs axioniques qui sont impliqués
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