La vidéo du jour traite d’un sujet important en cosmologie, puisqu’il s’agit de la meilleure signature expérimentale du Big-Bang dont on dispose : le rayonnement fossile.
Comme toujours, quelques petits compléments pour ceux qui ont faim. Tout d’abord pour ceux qui voudraient en savoir plus sur les équations de la cosmologie (qui je le rappelle, ne sont pas si compliquées que ça !) vous pouvez vous rendre sur ma série de billets consacrée au sujet (notamment l’épisode 1) :
- Cosmologie 1 : Le Big-Bang
- Cosmologie 2 : Forme et destin de l’Univers
- Cosmologie 3 : La constante cosmologique
Maintenant quelques détails sur le rayonnement fossile proprement dit.
L’équation de Saha
Une première remarque concerne la température à laquelle la recombinaison a eu lieu.
Intuitivement, on a envie de chercher la température T telle que l’énergie thermique kT soit égale à l’énergie d’ionisation de l’atome d’hydrogène. Cette énergie vaut
\(E_I=13.6\ \mathrm{eV}\).
Quand on sait que 1eV correspond à l’énergie thermique kT pour T = 11600 K, on a envie de penser que la température d’ionisation doit se trouver dans les
\(E_I/k_B = 150 000\ \mathrm{K}\) !
Mais c’est plus compliqué que ça car il faut prendre en compte que l’ionisation va venir des collisions entre les éléments qui composent le plasma et donc la densité va donc entrer en ligne de compte.
L’équilibre dans un plasma ionisé est donné par l’équation de Saha, que l’on obtient par des arguments de mécanique quantique statistique (cf par ex la première page de ce poly), voici la bête :
\(\frac{n_e^2}{n-n_e} = \frac{2}{\lambda^3}e^{-E_I/kT} \)
où \(n\) est la densité totale, \(n_e\) la densité d’électrons « libres », et \(\lambda\) est la longueur d’onde thermique de De Broglie des électrons
\(\lambda = \sqrt{\frac{2\pi\hbar^2}{mkT}}\)
On peut chercher la température pour laquelle la fraction d’ionisation \(n_e / n\) est de 50%. Elle dépend de la densité et de la température, qui sont l’une et l’autre affectée par l’expansion de l’Univers. C’est ainsi que l’on détermine que la recombinaison a eu lieu à une époque où l’Univers était environ 1100 fois plus contracté qu’aujourd’hui (on parle de « redshift \(z \sim 1100\) »), la température était donc 1000 fois plus élevée et la densité 1 milliard de fois celle qu’elle est aujourd’hui.
Analyser les fluctuations angulaires
J’espère que dans la vidéo, mon explication des fluctuations angulaire était claire ! Pour ceux qui veulent des détails, ce qu’on réalise est véritablement l’analogue d’une transformée de Fourier classique, mais on est cette fois sur une sphère au lieu d’être sur un segment ou un plan. C’est comme cela qu’on se récupère les harmoniques sphériques, que ceux qui ont fait un peu de mécanique quantique connaissent bien, et le nombre « l » est alors l’équivalent de la longueur d’onde d’oscillation, puisqu’il correspond à une oscillation de taille angulaire \(\pi / l\), donc par exemple l=30 correspond aux oscillations de taille angulaire 6 degrés, etc.
Les oscillations acoustiques
Une question intéressante concerne les pics que l’on observe dans le spectre de puissance des fluctuations du rayonnement fossile. C’est ce qu’on appelle des « oscillations acoustiques », et voici leur origine.
Il faut imaginer qu’à l’époque de la recombinaison, on a un plasma dont la densité n’est pas exactement la même partout, il y a des petites fluctuations. Si une zone possède localement une densité légèrement plus élevée, par gravité elle va attirer de la matière à elle. Mais à l’inverse cette zone légèrement plus dense et donc plus chaude va posséder une pression (due aux photons) légèrement plus élevée qui va s’opposer à la gravité et donc à l’augmentation de densité.
Tout cela va produire des oscillations, un peu à la manière d’une masse au bout d’un ressort qui la retient, et ces oscillations sont dites « acoustiques », car elles font que la densité du plasma fluctue dans l’espace et dans le temps.
Au moment de la recombinaison, ces fluctuations ont été en quelque sorte « figées » puisque le couplage matière/lumière a cessé.
Les différents pics correspondent, en gros, aux « harmoniques », c’est-à-dire aux fréquences d’oscillation double, triple, quadruple, etc. du mode d’oscillation fondamental du plasma.
Pour ceux qui voudraient en savoir plus, il y a l’excellent site du professeur Wayne Hu à l’Université de Chicago
http://background.uchicago.edu/~whu/index.html
Sinon un vieux billet à moi sur le sujet :
https://sciencetonnante.wordpress.com/2013/03/25/le-rayonnement-fossile/
Et concernant la polarisation du rayonnement cosmologique, les ondes gravitationnelles et l’inflation, je vous recommande mon billet écrit à l’époque de l' »annonce » (qui s’est dégonflée) :
https://sciencetonnante.wordpress.com/2014/03/24/ondes-gravitationnelles-inflation/
39 Comments
Ouah ! Heureusement que depuis l’entropie a vachement diminué et l’énergie aussi.
Sinon, on aurait été super chaud et super homogène !
C’est le contraire, l’entropie ne fait qu’augmenter depuis le Big-Bang.
« Il faut imaginer qu’à l’époque de la recombinaison, on a un plasma dont la densité n’est pas exactement la même partout, il y a des petites fluctuations. »
Mais pourquoi (ou comment) d’un « noyaux » homogène hyper dense surgit un plasma non homogène… où est l’aléa qui a causé l’hétérogénéité ? Sans contrainte le résultat de l’expansion aurait dut être homogène.
Très très bonne question…
Je crois que ça a à voir avec « la conscience ».
Comment on est passé du 1 au 2 ? De l’Unité à la dualité/complexité apparente?
Pour l’instant scientifiquement je ne peux rien dire car je ne peux rien prouver !
Cependant nous savons que le 1 est devenu 2 mais qu’en même temps il y a la reliance du 3, le saint Esprit disent certains.
Belle journée à tous.
Idriss
Chouette vidéo 🙂
Par contre je ne suis pas sûr d’avoir compris un point : les proportions 5%, 26%, 69% de matière normale, noire et d’énergie noire, on les connaissait déjà avant d’étudier le rayonnement (auquel cas le rayonnement cosmologique confirme un modèle déjà validé par la physique) ou alors est-ce ce rayonnement qui a permis de déterminer les proportions ?
Parce que dans le premier cas c’est beaucoup plus compliqué d’imaginer une nouvelle physique qui colle aux expérience que dans le deuxième cas 😉
Bonjour,
Très bonne vidéo explicative, l’une des meilleurs à mon regard.
Cependant pour redorer le blason français, rendons à césar ce qui appartient à césar !
Le FDC a été découvert non pas en 1964, mais en 1955, et soutenue en thèse en 1956 par Émile Le Roux, qui a eu la curiosité de ne pas publier.
http://albert.lefloch.over-blog.com/pages/Le_rayonnement_thermique_cosmologique-5152102.html
Mais la toute première mesure que retient l’histoire reste la première observation radioastronomique faite accidentellement par Karl Jansky en 1933. Il cherchait à éliminer le bruit de fond d’un récepteur de radio dans le domaine décamétrique.
https://astronomia.fr/1ere_partie/radioastronomie.php
Amicalement
Gus
Bonsoir,
Merci pour le contenu. Une question me turlupine : en admettant la nature non-baryonique de la matière noire, la matière classique était-elle diluée dans la soupe primordiale composée à 5/6 de matière noire ?
Si oui comment les différentes particules ont-elles pu se coupler ?
Si non comment résout-on la question de l’émission d’un rayonnement quasi isotrope/homogène ?
Je m’excuse d’avance si ma question est mal posée, j’ai du mal à visualiser ce domaine mystérieux qu’est la cosmologie.
Bonne soirée,
balibump
Bonjour,
Comme d’habitude, superbe vidéo, mais je voudrais tout de même revenir sur deux points.
Premièrement, je suis assez curieux de connaître les densités énergétiques utilisées pour produire le spectre dans le scénario « sans énergie noire » présenté dans la vidéo. En effet, la mesure du spectre du rayonnement fossile n’est quasiment pas sensible à la présence ou non d’énergie noire. La raison principale est que le principal (le seul que l’on connaisse en fait) effet de la présence d’énergie noire est l’accélération tardive de l’expansion de l’univers. Or, l’émission des photons du rayonnement fossile se fait très tôt dans l’histoire de l’univers, à une époque où la fraction d’énergie noire est complètement négligeable. Ainsi, le principal effet de l’énergie noire sur le spectre de puissance mesuré aujourd’hui est en fait une distorsion du spectre à grandes échelles angulaires (c’est-à-dire à bas l), donc sur la partie gauche du spectre, avant le premier pic acoustique (cet effet est appelé l’effet Sachs-Wolfe intégré, ou ISW).
Deuxièmement, pour rester dans les grandes échelles angulaires. Il est évoqué à la fin de la vidéo que les erreurs de mesures sont trop grandes pour distinguer les deux modèles présentés. Or, il me semblait justement que dans cette région, les incertitudes étaient justement dominées par la variance cosmique (j’ai un petit doute au niveau de la transition vers l=30, mais c’est au moins vrai pour les premiers modes), ce qui, si ce que je viens de dire est correct, ne laisse que peu d’espoir quant à la diminution des barres d’erreurs. D’ailleurs, il n’y a pas à ma connaissance de projet d’expérience susceptible de faire des mesures à grandes échelles angulaires depuis la fin de Planck.
On pourra dire que je chipote, et on aurait raison. Mais ça n’enlève rien au fait que j’adore ce que vous faites !!
Bonne soirée.
Merci pour toutes ces vidéos mêlant habilement science et anecdotes.
je me permet de faire une remarque. Je vois que dans vos billets antérieurs vous mentionnez une asymétrie apparente exactement alignée avec le plan de l’écliptique du système solaire. je vous cites ; »Pour revenir à la fameuse asymétrie apparente, il y a quelque chose de perturbant qui est qu’elle est exactement alignée avec le plan de l’écliptique du système solaire. C’est évidemment une drôle de coïncidence, et fleure donc bon l’erreur systématique. Toutefois tout a été vérifié et rien ne semble l’expliquer. » si vous êtes en contact avec des physiciens dites leur que c’est très probablement dû au phénomène d’aberration de la lumière causé par le mouvement galactique de environ 631km/s par rapport au CMB; maximum à la perpendiculaire du mouvement comme notre plan écliptique solaire est justement perpendiculaire à celui de notre galaxie, ça colle! je crois qu’ils ne sont pas au courant. Citez moi à tout hasard. Frédéric Harmand. ou tenez moi au courant de ce qu’ils en pensent… via mon email. Autrement très très bonne video!
Il y a un truc que je n’ai jamais compris avec cette histoire de rayonnement cosmologique, peut-être que tu pourras m’éclairer ?
On dit que c’est le rayonnement issu de ce qu’il s’est passé au début de l’univers, donc dans un « espace » entièrement « vide » et à un endroit plus ou moins précis (par rapport à sa taille actuelle). Mais si un rayonnement à été émis à ce moment en ce point précis (une sorte de centre, ou origine de l’univers) ce rayonnement serait de nos jours en train de se propager au « frontière » de l’univers sous forme de « sphère » et ne serait en aucun cas détectable à l’intérieur de cette sphère ou la Terre se trouve non ? Je ne sais pas si je suis clair 🙂
l’endroit n’est pas plus ou moins précis par rapport à sa taille actuelle, le rayonnement a été émis depuis tout l’univers, et ensuite l’univers s’est dilaté comme un ballon élastique gonflable, ce qui fait qu’il y a des rayons émis alors et qui sont encore en cours de voyage. En fait ce n’est pas le rayonnement qui se propage à la « sphère frontière » de l’univers, mais l’endroit depuis lequel a été émis ce rayonnement qui est la sphère de vision maximale dans le passé de notre point de vue, on ne peut rien observer de plus vieux.
Si je comprends bien le coeur de votre explication est ici « [ce qui qui se propage, c’est] l’endroit depuis lequel a été émis ce rayonnement qui est la sphère de vision maximale dans le passé de notre point de vue »… mais, je ne comprends pas bien ce que ça veut dire… 😐
Imaginez un disque élastique, vous êtes le point au centre de ce disque élastique. A un instant donné initial t0, de chaque point du disque est émis vers vous un segment monodimensionnel radial élastique de longueur infinitésimale L0 adhérent au disque qui part à la vitesse c vers vous. Simultanément le disque se dilate. Au fil du temps vous allez recevoir les segments venant de points situés sur des cercles concentriques centrés sur vous, les segments seront de plus en plus longs car ils se dilatent en même temps que le disque auquel ils sont adhérents.
Ha ok je vois mieux, merci pour vos efforts 😉
(et tiens du coup comme on parle de « segments » de rayonnement électromagnétique « de plus en plus long » (donc de fréquence de plus en plus basse si je comprends bien ?) ça veux dire que dans le cadre de ce « phénomène » on se place dans une optique (sans jeu de mot :-p ) totalement ondulatoire de la lumière et donc pas du tout corpusculaire non ?)
Bonjour Fabien,
Comme Wasabi ne semble donner une réponse, je m’y colle 🙂
On ne se place pas uniquement dans le cadre ondulatoire de ce phénomène, mais aussi dans le corpusculaire.
C’est équivalent en fait, depuis E=mc2.
Du coup en reprenant l’exemple de Wasabi, tu aurais pu totalement ignorer l’aspect ondulatoire et ne prendre uniquement l’aspect corpusculaire, avec les mêmes filaments.
Nous obtenons une même dilatation.
L’espace-temps, en gros, la trame sur laquelle toute matière baryonique est incluse, se dilate.
Donc toute onde EM en se dilatant change sa fréquence et tout corpuscule s’éloigne les uns par rapport aux autres.
La particularité de cette trame, c’est que toute observation sera identique à une autre, indépendamment de la position dans laquelle elle est réalisée (théorie du big bang).
En espérant t’avoir apporté un peu plus d’éclaircissement.
Amicalement
Gus
Bonjour Gus et merci pour tes efforts aussi, mais j’ai peur de ne jamais bien saisir cette nuance, je n’arrive pas à comprendre qu’une « particule » puisse changer de « fréquence »… 🙁
Une onde oui bien sûr et j’étais content d’apprendre que ce rayonnement cosmologique se trouvait dans le cadre ondulatoire parce que je comprend bien du coup ce qu’il se passe, l’univers tout entier qui se dilate donc les ondes aussi, super simple j’ai envie de dire, logique et tout (même si il faut quand même bien saisir qu’on se trouve en plein DANS la « soupe », ce qui m’échappait au début) Mais si on ajoute des corpuscules qui se « dilatent » :-O alors la je décroche total 😐 (de toute façon des particules qui ont une fréquence déjà je n’arrive pas à me le figurer alors.. où alors elles vibrent sur elle même ? c’est des sortes d’électrons ultra-microscopique vibrants ? 😀 )
Par contre il y a quelque chose qui m’a surpris dans ta réponse c’est E=mc2… Qu’est ce que ça vient faire ici ? L’équivalence de la masse et de l’énergie pour comparer l’ondulatoire et le corpusculaire… ? :-O (je me suis même demandé si tu ne t’étais pas trompé (et je suis sur que non bien sur mais ça m’a traversé l’esprit 😉 ))
donc
Bon ben je vois que la longue réponse que je t’avais faite s’est transformée en ‘donc’…..
Comme à ma grande habitude, je n’avais rien sauvegardé, j’ai tout perdu….
Je te reformulerais tout cela demain ….
🙂
Amicalement
Gus
:’-( snif… Je n’ose imaginer tout ce qui a été perdu.. La bibliothèque d’Alexandrie à encore brûlée !! 🙂 J’espère que vous aurez le courage de vous y remettre…
(Moi je suis constamment en train sauvegarder quand j’écris des trucs, et je fait TOUJOURS un Ctrl-A, Ctrl-C avant de cliquer sur un bouton 😀 😉 )
Bonjour Fabien,
C’est décidé, je me mets au Ctrl A+C dès la fin de ce message….
J’aurais du me méfier car ce n’est pas la première fois que suite à une réponse trop longue, certains blogs (style worldpress) le suppriment ou ne laissent qu’un mot du message…..
Je vais donc reprendre, en espérant ne rien omettre de ce que j’avais écrit 🙂
Exactement ! Tu as trouvé la réponse : Elles vibrent.
Effectivement, j’ai été un peu rapidement en t’introduisant directement ma conclusion E=mc2, alors qu’il s’agit ici de particules issue de physique quantique.
Je comprends donc ton étonnement, mais je vais te présenter la chose sous les 2 angles, afin que tu puisses en tirer toi-même les conclusions.
Je serais bien le nouvel Einstein si je pouvais sur un blog te présenter une nouvelle physique réconciliant la relativité et le quantique, cependant aucun physicien n’en est actuellement capable, et par conséquent ne peut invalider ce que je vais dire (sauf grossière boulette de ma part, évidemment).
Depuis Einstein nous savons que le principe d’équivalence permet d’avoir 2 causes différentes engendrant 1 même conséquence.Un des meilleurs exemples pour l’expliquer et celui de la personne se trouvant à l’intérieur d’une cage close, type ascenseur, ne pouvant avoir une quelconque relation avec l’environnement externe à la cage.
Si l’on pose la cage sur terre et qu’elle reste immobile, ou que l’on mette la cage dans l’espace mais qu’on lui fasse subir une accélération constante équivalente à celle de la gravité terrestre, alors aucune expérience que peut réaliser la personne, ne sera en mesure de lui montrer dans quelle situation elle se trouve.
E=mc2 nous montre cette équivalence entre matière et énergie.
Cela signifie que l’énergie est de la matière et que la matière est de l’énergie.
Déjà un paradoxe intuitif se dégage, puisque, qui dit matière dit masse, et qui dit énergie dit absence de masse….
De plus, elle nous dégage les forces de Newton, pour nous faire place à ce que tu appelles « la soupe » (:) ), plus communément appelé l’Espace-temps. La trame dans laquelle évolue énergie et matière et tout le reste…. C’est elle qui se dilate ! Pas ce qui la compose.
Énergie et matière ne font que suivre cette dilatation au même titre qu’un bateau monte et descend suivant les marées.
Depuis la relativité nous avons donc 3 choses qu’Einstein nous laisse :
Nous ne savons pas ce qu’est l’énergie.
Nous ne savons pas ce qu’est la matière.
Nous ne savons pas ce qu’est l’espace-temps.
Cette physique, comme le précise parfaitement Wasabi plus bas, à une frontière.
Et celle-ci semble être là où commence la physique newtonienne. Pourquoi comment? personne ne le sait.
Cette même physique à aussi une limite avec une autre que l’on nomme quantique, touchant le microcosme des particules.
Dans cette physique la gravité existe. Mais elle est tellement faible comparée à celle de l’électromagnétisme (EM) qu’on la néglige la plupart du temps.
Et qui parle de gravité parle de masse. Entre parenthèse, que devient la trame (Espace-temps) à cette échelle ?
Dans cette physique, rien n’est intuitif. elle nous montre que:
Nous ne pouvons savoir au même moment la vitesse et la position d’une particule observée.
Mieux, que l’observation change le résultat, ou plus justement, aboutit à un résultat.
Pire, on peut intriquer des particules entre elles…physique défiant toute relativité ^^
Qu’en plus, aucune des particules que la physique décrit pour la compréhension générale n’en est une !
A ces échelles on ne peut même plus parler de corpuscules massiques mais d’énergie vibratoire, qui laisse des traces équivalente à des corpuscules. La fameuse équivalence d’Einstein se retrouve aussi dans le quantique sous cette forme.
Par ailleurs cet aspect vibratoire est connu depuis longtemps, puisque l’on se sert de cette précision, dans les horloges atomiques depuis 1967, selon les vibrations de l’atome de césium (dépassé aujourd’hui par l’atome d’ytterbium).
Il n’y a qu’une seule chose qui relie ces 2 mondes de la physique: c’est le photon (le graviton n’ayant pas encore été trouvé pour le moment).
Voici donc un petit lien qui te montrera plus en détail le problème:
http://www.tangentex.com/Photon.htm
Pour en revenir à l’exemple de Wasabi, que tu prennes cette dilatation sous l’aspect ondulatoire ou sous l’aspect corpusculaire, reste strictement identique. Aussi bien relativement que quantiquement. D’où le E=mc2, posé un peu rapidement je l’avoue.
Mais la dilatation de la trame aura comme effet une fréquence dilatée pour l’ondulatoire et un éloignement des masses entre elles pour le corpusculaire.
Plus personnellement, la seule est l’unique interaction traversant les dimensions de toutes notre physique reste l’EM.
Elle reste constante et identique partout, peu importe l’échelle. Pour cela que je suis un partisan de l’univers électrique, même si je reste ouvert aux autres théories.
Par ailleurs, je suis entièrement d’accord avec toi, lorsque tu évoques le monopole magnétique….Impensable dans un univers dualiste, fait d’ondes et de corpuscules… 🙂
Voila, j’en ai oublié pas mal, mais je pense que j’ai exprimé l’essentiel de ce que j’avais pu écrire auparavant.
N’hésites pas si certaines choses t’interpellent, ou si tu vois une bêtise d’écrite. 🙂
Amicalement
Gus
Ha ben ça valait le coup d’attendre 🙂 Il me faudra un peu de temps pour digérer tout ça ! 😉
Par contre tu commences ta réponse avec le principe d’équivalence et justement j’ai toujours eu un problème avec ça aussi (décidément), mais tu sauras peut-être me dire…
Voilà mon problème : on dit toujours qu’aucune expérience ne serait en mesure de montrer dans quelle situation la personne se trouve dans la cage, accélérée ou dans un champ gravitationnel… Mais si il y en a une d’expérience, toute bête même, il suffit de détecter la « courbure » de la gravitation dans le cas d’une gravité à l’origine d’une masse, qui en toute rigueur et centrée sur un point de l’espace hors de la cabine… Donc dans la cabine on peut détecter un « cône » (pour faire une caricature imaginons un trou noir pas loin en dessous de la cabine, alors tout les objets vont tomber vers le centre de la cabine, dans une forme de cône… Alors que dans le cas d’une simple accélération on aura une « platitude » parfaite de la gravité… Non ? Pire cette « platitude » gravitationnelle accélérée est simplement impossible à reproduire, à « imiter », avec seulement des masses…
Bref aucun des deux mode, accéléré ou massique n’est capable, en réalité, de « simuler » l’autre mode au contraire je trouve moi… Ou alors c’est une technique qui ne compte pas ? 🙂 On a pas le droit, c’est pas du jeu ? krrrr 😀 Mais bon, s’il y a des expériences qui compte pour du beurre alors je trouve que ça manque un peu de rigueur cette histoire (comme d’hab). Bref si tu pouvais me dire c’est quoi la combine sur ce coup ça éclaircirait une énigme que je me pose depuis tout gamin !! 😀 😉
« Voilà mon problème : on dit toujours qu’aucune expérience ne serait en mesure de montrer dans quelle situation la personne se trouve dans la cage, accélérée ou dans un champ gravitationnel… Mais si il y en a une d’expérience, toute bête même, il suffit de détecter la « courbure » de la gravitation dans le cas d’une gravité à l’origine d’une masse, qui en toute rigueur et centrée sur un point de l’espace hors de la cabine… Donc dans la cabine on peut détecter un « cône » (pour faire une caricature imaginons un trou noir pas loin en dessous de la cabine, alors tout les objets vont tomber vers le centre de la cabine, dans une forme de cône… Alors que dans le cas d’une simple accélération on aura une « platitude » parfaite de la gravité… Non ? Pire cette « platitude » gravitationnelle accélérée est simplement impossible à reproduire, à « imiter », avec seulement des masses… »
=>Ton idée est correcte, seulement tu oublies la mise en pratique.
Le cône qui englobe la gravité de ta cabine est proportionnellement incommensurable grand par rapport à la surface de la cabine qui repose au sol, pour qu’il fluctue.
Il te serait impossible, même avec un gravimètre de précision de pouvoir déceler une différence quelconque d’un coin de ta cabine jusqu’en son centre.
N’oublie pas qu’en général, pour qu’il y ait une gravité conséquente il faut aussi un volume de matière conséquent (hors cas exceptionnels)
« Bref aucun des deux mode, accéléré ou massique n’est capable, en réalité, de « simuler » l’autre mode au contraire je trouve moi… Ou alors c’est une technique qui ne compte pas ? 🙂 On a pas le droit, c’est pas du jeu ? krrrr 😀 Mais bon, s’il y a des expériences qui compte pour du beurre alors je trouve que ça manque un peu de rigueur cette histoire (comme d’hab). Bref si tu pouvais me dire c’est quoi la combine sur ce coup ça éclaircirait une énigme que je me pose depuis tout gamin !! 😀 😉 »
=>La seule solution possible pour la personne est de tricher en perçant un minuscule trou, afin de pouvoir au moins laisser passer un photon.
En effet, si la cabine est immobile et donc soumis à la seule gravité terrestre, alors l’impacte de ce photon sur la paroi opposée, sera aligné avec le trou de la paroi et parallèle au sol de la cabine.
Si la personne se trouve dans la 2ème situation, alors il verra le photon percuter la paroi plus bas que le trou par lequel il est passé. Sa trajectoire n’est plus rectiligne, mais courbe.
Lorsque je t’ai parlé d’équivalence, tu as bien compris la relation de la matière et de l’énergie, mais tu as oublié une chose essentielle qui fait que cette équivalence fonctionne. La célérité !
Et oui, sans le mouvement, il n’y a plus d’équivalence !
😉
Amicalement
Gus
Ha ok.. 😐 Pourtant je trouve que la « mise en pratique » comme tu dis de détecter une courbure de la trajectoire d’un photon qui déboule à c dans 80 centimètres d’une cabine accélérée à g n’est pas tellement mieux que de détecter une courbure due à un centre de gravité d’une masse extérieure…
D’ailleurs je trouve même que ce n’est pas une question d’avoir ou non un gravimètre de précision capable de le faire mais plutôt de savoir si « en toute rigueur », comme on dit en physique, c’est possible ou pas… Bref merci d’avoir essayé !! 🙂
Amicalement aussi 🙂
Fabien
Je comprends tout à fait ton désarroi, mais si quelqu’un pouvait te répondre avec affirmation, alors nous ne serions même pas en train d’en parler !
C’est un peu comme peut-on parler de masse lorsque le calcul de la masse d’un photon nous donne un ordre de 10^-50 Kg.
Notre physique est imparfaite à n’en pas douter.
Le problème reste de trouver à quelle niveau…
😉
Amicalement
Gus
quelques petits rappels des ordres de grandeurs des échelles de la physique :
-en dessous de la longueur de Planck (10^-35 environ) on ne sait pas trop ce qui se passe, il y a des cordes ou un univers qui devient discret au sens mathématique ou autre chose.
-entre la longueur de Planck et le femtomètre, c’est la physique quantique qui règne en maître, la gravité est négligée et les trois autres interactions jouent. Beaucoup d’expériences ont permis d’affirmer ce qui est affirmé. Étendue : 10^20 et encore, en dessous de 10^-18 j’ai l’impression que c’est très flou à cause du principe d’incertitude du style « quelle taille a un électron ? », donc Etendue réelle 10^4
-entre 1 femtomètre et 1 nanomètre c’est de la physique quantique, la gravité est négligée et seule l’interaction électromagnétique compte. Etendue : 10^6
-entre 1 nanomètre et 1 km en gros c’est la physique classique terrestre à l’échelle humaine, avec un champ de gravité considéré uniforme qui est remplacé par la pesanteur. Etendue : 10^12
-entre 1 km et quelques centaines de milliers de km, c’est la physique classique terrestre avec une gravité en 1/r2, la lumière peut être considérée immédiate. Etendue : 10^5
-au dessus de quelques centaines de milliers de km et quelques dizaines de millions, c’est la physique classique avec une gravité en 1/r2 et une lumière dont le temps de trajet est à prendre en compte. On est de l’ordre de la distance terre soleil ( 1.5E8m). Etendue : 10^2
-au dessus c’est la physique relativiste. Mais quelle est l’étendue de ce domaine ? Le superamas galactique dont vous faisons partie, Laniakea, fait 500 millions d’années lumières de large. C’est à dire dans les 5E24 m. La matière noire qui expliquerait les anomalies de vitesses des galaxies spirales sont à quelques millions d’années lumières du centre de ces galaxies soit dans les 10^22. Le rayonnement fossile lui a été émis à une dizaine de milliards d’années lumières soit 1E26 m. Ce qui nous donne une étendue de 10^19, soit beaucoup plus que les autres. Et ceci sans expérimentation, uniquement des observations depuis notre point de vue et quelques satellites.
Ca veut dire qu’on affirme des choses sur l’infiniment grand à des échelles bien plus grandes (10^26m) que sur l’infiniment petit (10^-18m), par rapport à notre échelle de visionnage (1m) . Alors que l’infiniment petit a été étudié sérieusement avec tout plein d’expériences et de théories, plus un mûrissement pendant tout le vingtième siècle, pendant que l’infiniment grand est resté dans un cadre théorique énoncé par Einstein en 1915 il y a plus d’un siècle sur lequel ce sont rajoutées des modifications légères. Et bien sûr aucun protocole expérimental, mais des observations dans le but de conforter la théorie ou de trouver des mécanismes pour ne pas la remettre en cause. En fait rien ne dit que les équations d’Einstein n’aient un domaine de validité réduit -à l’image des autres domaines de taille inférieure- et que là où on voit de l’énergie noire ou de la matière noire elles ne sont déjà plus valides.
Bonjour wasabi,
Très intéressant développement de corrélations entre ordres de grandeur et physiques employées.
Cependant une petite remarque au niveau de celle comprise -entre 1 nanomètre et 1 km en gros. Tu expliques que c’est la physique classique terrestre à l’échelle humaine, avec un champ de gravité considéré uniforme qui est remplacé par la pesanteur. Etendue : 10^12.
Cependant il existe encore des expériences qui vont du nano au micro, essayant de mettre en évidence une violation ou déviation de la loi de Newton. C’est le projet Forca-g : https://syrte.obspm.fr/spip/science/iaci/projets/forcag/
Amicalement
Gus
Bonjour Davd,
vous dites que tous les cosmologistes acceptent la théorie du Big Bang, pourtant il me semblait qu’au contraire, un nombre grandissant contestait cette théorie car les nouvelles données secouent les fondements même de cette théorie.
Voici la liste de contradictions principales entre la théorie et les faits:
1) L’absence du monopole magnétique
2) Homogénéité – même à l’échelle de l’Univers il es impossible de stipuler l’homogénéité depuis la découverte de « Grand Mur de Sloan » (en 2013, Roger Clowess a déclaré la découverte d’un groupe de quasars long de 4 milliards d’années-lumière et en 2014 István Horváth aurait découvert une structure longue de 7-10 milliards d’années-lumière
3) Extrême isotropie de rayonnement cosmologique
4) L’Univers plat.
Ca serait intéressant d’entendre les explications de ces contradictions, si vous en avez.
Ha ça, l’absence du monopole magnétique, je connais 🙂 pour le reste je n’en sais rien mais ça je peux répondre !
Et c’est assez simple, le truc qu’il faut bien comprendre c’est que le champ magnétique est créé par le mouvement de particules chargées, toujours, on le voit bien (dans le cas d’un courant dans un fil, mais c’est toujours le même principe) sur cette image de wikipedia :
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Electromagnetism.png
Et c’est alors, en fonction du sens de progression des charges, qu’on détermine le sens du champ magnétique (vecteur B sur l’image), qui « tourne autour » du sens de déplacement des particules. Et si on se place à un endroit du champ magnétique, en tout point, on pourra représenter le champ B sous forme de vecteur, une flèche partant de ce point, avec un « pole sud » à l’arrière de la flèche, et un « pole nord » à la pointe de la flèche, toujours.
Donc un monopole magnétique n’a pas de sens en fait, (une flèche sans arrière ou sans pointe 🙂 ) c’est comme si on cherchait un bateau qui aurait seulement un coté tribord sans coté bâbord par exemple, c’a n’existe pas, à partir du moment ou le bateau à un sens de progression, il a dé facto un coté bâbord ET un coté tribord.
Donc un monopole magnétique n’existe pas, jamais, que ce soit au moment du Big Bang, avant 😉 ou dans 5000 ans 🙂 par définition on pourrait dire. Ceux qui envisage son existence dans quelque condition que ce soit n’ont tout simplement pas compris « l’essence » d’un champ magnétique.
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J’attends avec impatience le jour où David Louapre va se pencher sur les théories de JP Petit (ses BD d’ailleurs sont beaucoup plus puissantes que ses vidéos…) On saura alors si a) il y a une grosse erreur quelque part que personne n’a encore pointé ou b) il donne de nouvelles perspectives à toute la physique théorique …
Bravo pour tes vidéos, toujours intéressantes
Bon, alors le rayonnement cosmologique, ça a toujours entraîné plus de questionnements que de réponses pour moi…
1) Donc il y a eu, a priori, inflation cosmique dans les premiers instants de l’univers. Puis il y a eu rupture de symétrie (j’ai du mal à me le représenter ça mais bon) qui a entraîné l’apparition du champ de Higgs. Je ne sais pas si ça s’est bien passé dans cet ordre, dites moi si j’ai faux.
Sans champ de Higgs, les particules élémentaires n’ont pas de masse.
On recherche une onde gravitationnelle primordiale dans la polarisation du fond diffus, mais si les particules élémentaires n’avaient pas de masse, ont-elles généré une onde gravitationnelle ? Si oui, comment générer une onde gravitationnelle sans masse ? A moins que l’ordre que je me figure soit faux, évidement…
2) Tu dis que l’analyse du fond diffus permet de valider 69% d’énergie noire, 26% de matière noire et 5% de matière ordinaire.
J’ai vu une conférence de David Elbaz (https://youtu.be/fH4qh7pm8Lo?t=1264) où il dit que ces proportions ont beaucoup changé pendant l’histoire de l’univers. Comment l’analyse de ce rayonnement primordial peuvent confirmer les proportions actuelles, si ça a beaucoup changé ?
3) Planck (et ses prédécesseurs) a détecté le rayonnement micro-ondes du fond diffus, qui baigne notre ciel. Celui-ci apparaît dans les micro-ondes car il s’est « décalé vers le rouge » depuis son origine.
Peut-on déterminer de quel rayonnement le ciel était baigné dans le passé ?
Si la vie est apparue sur terre il y a environ 4 milliards d’années, l’apport de ce rayonnement peut-il changer les conditions, et peut-être apporter des pistes qui expliqueraient des phénomènes inexpliqués de son apparition ?
Oui, on a des modèles pour retrouver le rayonnement du fond cosmologique dans le passé. On a même des messures de molécules qui sont en équilibre avec ce fond difus cosmologique éloigné qui nous permet de mesurer ces températures dans le passé. Je crois que j’avais vu ça dans la leçcon inaugurale de Francoise Combe mais je n’en suis pas sûr.
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Dans un plasma, une onde acoustique (de particules chargées) peut-elle donner naissance à un courant électrique ? A un champ magnétique ?
Bonjour et félicitation pour ces explications remarquables.
Question 1 : pourquoi ne cherche t-on pas les traces éventuelles des ondes gravitationnelles primordiales directement dans la répartition de la densité (zones plus larges, zones plus hautes…) plutôt qu’au travers de la polarisation ?
Question 2 : pourquoi observe t-on des espèces de méridiennes (verticales) (4 ou 5) alors que tout cela est homogène isomorphe ?
Question 3 (évoquée juste au dessus) : des courants électriques et des champ magnétiques sont-ils présents.et lisibles sur cette image ?
Merci et encore bravo.
Raphael
Ces microondes cosmiques voyagent-ils depuis leur création au moment du découplage, et ce, environ 13.5 milliards d’années ?
A quelle vitesse ? Est-ce celle de la lumière ?
Leur trajectoire est-elle rectiligne ?
Ont-ils fait 13.5 milliards d’années pour arriver dans notre environnement immédiat ?
Comment ça se fait que bien nous faisions partie de ce même univers et que nous ne voyageons pas avec notre planète et système solaire à la vitesse de la lumière, nous avons devancé ces rayonnements cosmiques et nous sommes arrivés bien avant eux dans notre environnement immédiat pour les voir nous rejoindre ?
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