Il est dit que la force electromagnétique et l'interaction forte sont tellement différentes, en intensité, de la gravité, qu'il est impossible de les unifier.
En effet, c'est les forces atomiques qui font que je ne m'enfonce pas dans le sol sous l'effet de la gravité. Lorsque je saute du haut d'un immeuble, je m'écrase sur le sol. Les forces de cohésion de l'atome sont des centaines de millions de fois plus puissante que la gravité.
Mais alors, lorsqu'une étoile à neutron, pire un trou noir, s'éffondre, comment se fait-il que la gravité casse l'atome ? c'est la température extrème engendrée par l'éffondrement ?
la mélasse de particule qui forme cette boule ne contient plus d'atome complet, est-ce la gravité qui en est le responsable ?
Forces de l'atome et gravité
Modérateur : Modérateurs
Tu dis ça parce que tu as vu Brian Greene tomber de l'immeuble non ?
Alors pour illustrer comment on compare l'intensité relative des interactions voici un petit calcul simple :
Soit un électron et un positron séparé d'une distance r.
La force électrique s'exerçant entre eux est :
F_elec = e²/(4*pi*epsiloni_0*r²)
La force de gravitation s'exerçant entre eux est :
F_grav = GM²/r²
Le rapport des forces est :
F_elec / F_grav = e²/(4*pi*epslion_0*G*M²) = 1e38 (un truc comme ça)
J'ai la flemme de faire le calcul, epsilon_0 est la permittivité diélectrique du vide, G la constante de gravitation, M la masse d'un électron, e la charge d'un électron (tout en unités SI).
C'est pourquoi l'on néglige la force de gravitation dans les processus quantique.
Par contre dans une étoile à neutron, il y a tellement de matière que la gravitation n'est plus négligeable. Elle compacte tellement la matière que les électrons (en vertu du principe d'incertitude) n'arrive pas à contrebalancer cette force. Seuls les neutrons y arrivent. (si l'intensité augmente encore, plus rien ne peut plus s'y opposer).
Alors pour illustrer comment on compare l'intensité relative des interactions voici un petit calcul simple :
Soit un électron et un positron séparé d'une distance r.
La force électrique s'exerçant entre eux est :
F_elec = e²/(4*pi*epsiloni_0*r²)
La force de gravitation s'exerçant entre eux est :
F_grav = GM²/r²
Le rapport des forces est :
F_elec / F_grav = e²/(4*pi*epslion_0*G*M²) = 1e38 (un truc comme ça)
J'ai la flemme de faire le calcul, epsilon_0 est la permittivité diélectrique du vide, G la constante de gravitation, M la masse d'un électron, e la charge d'un électron (tout en unités SI).
C'est pourquoi l'on néglige la force de gravitation dans les processus quantique.
Par contre dans une étoile à neutron, il y a tellement de matière que la gravitation n'est plus négligeable. Elle compacte tellement la matière que les électrons (en vertu du principe d'incertitude) n'arrive pas à contrebalancer cette force. Seuls les neutrons y arrivent. (si l'intensité augmente encore, plus rien ne peut plus s'y opposer).
salut maulus. il semble que la gravitation existe a petite echelle mais il ya des problemes qui se posent en terme de solution a des problemes... (j'imagine en utilisant la rg) c'est a dire que la gravité semble exercer une force jusqu'a environ 1 dixieme de mm... et en dessous ya des galeres... a vrai dire j'en sais pas plus que ca... a priori, deja on peut deduire qu'il ya un point au dela duquel la force ne s'exerce plus de la meme facon, voir qu'elle ne s'exerce plus du tout... et une autre prend le relais... c'est un peu une des raisons des tentatives d'unification des forces par les scientifiques je pense en tout cas... c'est a dire que tout ca ne serait qu'une seule force...
Oui je comprend mais l'approche que j'en ai est que parfois dans ce qui existe et que l'on voit dans l'espace, la force de gravité agit au niveau quantique.
si les étoiles à neutron existent, alors preuve est faite que la gravité intervient dans le monde quantique. et pourtant aucune relation n'est encore possible par la simple observation de se fénomène d'éffondrement gravitationnel qui casse l'atome ?
je conçois évidement que dans le champ de gravité terrestre sa n'a pas de sens, mais moi à la surface d'une étoile à neutron, la gravité me disloque au niveau atomique.
on en arrive à calculer des constantes fondementales avec une précision démentielle et on se rebute à inserer l'interaction gravitationnelle au niveau de l'atome avec une valeur infinitessimale ? pourtant on dit qu'une variation aussi mince soit elle dans une valeur dite constante provoquerait un chamboulement dans la physique.
si inserer G dans la MQ lorsqu'on décrit une étoile à neutron est possible, pourquoi est il impossible de transposer l'équation en reduisant G à la valeur terrestre ?
si les étoiles à neutron existent, alors preuve est faite que la gravité intervient dans le monde quantique. et pourtant aucune relation n'est encore possible par la simple observation de se fénomène d'éffondrement gravitationnel qui casse l'atome ?
je conçois évidement que dans le champ de gravité terrestre sa n'a pas de sens, mais moi à la surface d'une étoile à neutron, la gravité me disloque au niveau atomique.
on en arrive à calculer des constantes fondementales avec une précision démentielle et on se rebute à inserer l'interaction gravitationnelle au niveau de l'atome avec une valeur infinitessimale ? pourtant on dit qu'une variation aussi mince soit elle dans une valeur dite constante provoquerait un chamboulement dans la physique.
si inserer G dans la MQ lorsqu'on décrit une étoile à neutron est possible, pourquoi est il impossible de transposer l'équation en reduisant G à la valeur terrestre ?
Oui, la gravitation s'exerce à toutes les échelles.bwergl a écrit :salut maulus. il semble que la gravitation existe a petite echelle mais il ya des problemes qui se posent en terme de solution a des problemes...
Ben elle s'exerce en dessous aussi... Je pense que tu as lu un articule parlant de la décroissance en inverse du carré de la distance, qui a été bien vérifié à l'échelle humaine, mais pas à l'échelle sub millimétrique (d'ailleurs c'est une façon de montrer que les dimensions additionnelles ont une taille de l'ordre du millimètre).bwergl a écrit :(j'imagine en utilisant la rg) c'est a dire que la gravité semble exercer une force jusqu'a environ 1 dixieme de mm... et en dessous ya des galeres... a vrai dire j'en sais pas plus que ca...
Pas vraiment... la force de gravitation diminue en 1/r² la force s'annule en l'infini. Ceci veut dire que tu ressens la force de gravitation du soleil depuis la terre, sur pluton, et même au delà. (par ailleurs le soleil ressent la force de gravitation du trou noir dans le centre de la Voie Lactée).bwergl a écrit :a priori, deja on peut deduire qu'il ya un point au dela duquel la force ne s'exerce plus de la meme facon, voir qu'elle ne s'exerce plus du tout...
euh... je pense que tu as dû lire quelque chose sur MOND : Modified Newton Dynamics, comme quoi pour de très grandes distances, la gravitation pourrait diminuer en 1/r et non plus en 1/r²bwergl a écrit :et une autre prend le relais... c'est un peu une des raisons des tentatives d'unification des forces par les scientifiques je pense en tout cas... c'est a dire que tout ca ne serait qu'une seule force...
http://wwwlapp.in2p3.fr/~taillet/dossie ... 4_mond.php
fffred a écrit :les mesures les plus précises que l'on sait faire sont à une précision de 10^15 environ. C'est très loin de 10^38 qui serait nécessaire pour voir une différence provoquée par la gravitation en mq ...
je sais que c'est pour le moment impossible à mesurer mais je me demandais si les mathématiciens avait cherché à introduire cette infime valeur dans la mécanique quantique ?
car meme si les forces atomiques submergent complètement la gravité, un infime changement peut parfois avoir des répércutions importantes.
meme si les forces de cohésion de la matière sont infiniment plus puissante, il apparait que la gravité parvient tout de même à modifier leur géomètrie. La matière est liée à l'espace et a ses dimensions locales !
je reviens sur l'idée de l'astre très massif qui casse les atomes grâce à son champ de gravité. il y a bien un moment ou la gravité n'est pas inocente dans le comportement quantique de la matière.
Pour cela il faut quantifier la gravitation, c'est ce qui est en train de se faire, non sans mal.Maulus a écrit :je sais que c'est pour le moment impossible à mesurer mais je me demandais si les mathématiciens avait cherché à introduire cette infime valeur dans la mécanique quantique ?
Je pense que négliger la gravitation à l'échelle quantique est un bonne approximation.Maulus a écrit :car meme si les forces atomiques submergent complètement la gravité, un infime changement peut parfois avoir des répércutions importantes.
A l'échelle macroscopique sûrement, mais pas des géométries atomiques ou moléculaires.Maulus a écrit :meme si les forces de cohésion de la matière sont infiniment plus puissante, il apparait que la gravité parvient tout de même à modifier leur géomètrie. La matière est liée à l'espace et a ses dimensions locales !
Lorsque tu as affaire à de très intenses champs, et à petite échelle.Maulus a écrit :je reviens sur l'idée de l'astre très massif qui casse les atomes grâce à son champ de gravité. il y a bien un moment ou la gravité n'est pas inocente dans le comportement quantique de la matière.
Euh... à la surface d'une étoile à neutron la gravitation est immense, tellement qu'aucune force microscopique n'arrive à contrebalancer cette force exceptée la pression de dégénéresence des neutrons.
C'est bien la preuve que la gravitation à ce niveau là n'est pas négligeable. Connais-tu la densité d'une étoile à neutron ? C'est la densité de la matière nucléaire.
C'est bien la preuve que la gravitation à ce niveau là n'est pas négligeable. Connais-tu la densité d'une étoile à neutron ? C'est la densité de la matière nucléaire.
c'est l'équivalent de 8 à 25 soleil concentrés dans une boule de 20km de diamètre.
là ou je veux en venir bongo c'est que nous avons un exemple devant les yeux ou la gravité intervient de manière très forte à l'echelle quantique.
n'est-il pas possible en partant de là, de déduire l'interaction dans des champs gravitationnels plus faible ?
là ou je veux en venir bongo c'est que nous avons un exemple devant les yeux ou la gravité intervient de manière très forte à l'echelle quantique.
n'est-il pas possible en partant de là, de déduire l'interaction dans des champs gravitationnels plus faible ?
Une masse solaire et demi dans un rayon de 10 kmMaulus a écrit :c'est l'équivalent de 8 à 25 soleil concentrés dans une boule de 20km de diamètre.
Où tu veux en venir ? parce que le problème ce n'est pas les champs faibles, mais les champs forts à petite échelle.Maulus a écrit :là ou je veux en venir bongo c'est que nous avons un exemple devant les yeux ou la gravité intervient de manière très forte à l'echelle quantique.
n'est-il pas possible en partant de là, de déduire l'interaction dans des champs gravitationnels plus faible ?
bongo1981 a écrit :Une masse solaire et demi dans un rayon de 10 kmMaulus a écrit :c'est l'équivalent de 8 à 25 soleil concentrés dans une boule de 20km de diamètre.
les étoiles à neutrons se forme à partir de ce seuil non ? en dessous c'est naine blanche ?
bongo1981 a écrit :Où tu veux en venir ? parce que le problème ce n'est pas les champs faibles, mais les champs forts à petite échelle.Maulus a écrit :là ou je veux en venir bongo c'est que nous avons un exemple devant les yeux ou la gravité intervient de manière très forte à l'echelle quantique.
n'est-il pas possible en partant de là, de déduire l'interaction dans des champs gravitationnels plus faible ?
donc la quantique ne sais pas décrire ce qui se passe à la surface d'une étoile à neutrons ? je veux dire mettre en équation l'effet de la gravité sur l'atome ?
Le seuil c'est la masse du coeur de l'étoile qui implose. La limite c'est celle de Chandrasekhar.Maulus a écrit :les étoiles à neutrons se forme à partir de ce seuil non ? en dessous c'est naine blanche ?
Pas à ma connaissance. Le calcul considère la gravité comme une pression classique, le traitement quantique revient à savoir si telle pression de dégenrescence arrive à contrebalancer la pression issue de la gravitation.Maulus a écrit :donc la quantique ne sais pas décrire ce qui se passe à la surface d'une étoile à neutrons ? je veux dire mettre en équation l'effet de la gravité sur l'atome ?
ah oui exact, je viens de découvrir la pression de dégénérescence !
la gravité devrait simplement réduire l'étoile à être infiniment petite, sauf qu'il y a une dernière force pour la contrer : la pression de dégénérescence des électrons ! principe d'exclusion de Pauli et autre spin.
se qui me taraude c'est justement le moment ou la gravité fait atteindre à la matière cette densité critique à partir de laquelle la matière devient gaz et parvient dans cet état de stabilité "pression de dégénérescence VS. gravité".
la densité augmente par la force de gravité, indirectement la gravité parvient à "compresser" la puissante force nucléaire et même casser les liaisons qu'elle engendrait !
gravité > efondrement > densité > plasma... ya rien a mettre en relation dans cette transition ? juste avant que la force de dégénérescence équilibre l'étoile ? le passage est brutal, mais c'est la gravité qui repousse les forces de l'atome dans ses derniers retrenchement ! la dernière force émanant simplement du fait qu'il n'y ai "plus de place" pour se comprimer plus.
en suivant cette idée, cette force est finalement vaincue par la gravité lorsque la masse de la cendre d'étoile depasse 8 masses solaires.
la gravité devrait simplement réduire l'étoile à être infiniment petite, sauf qu'il y a une dernière force pour la contrer : la pression de dégénérescence des électrons ! principe d'exclusion de Pauli et autre spin.
se qui me taraude c'est justement le moment ou la gravité fait atteindre à la matière cette densité critique à partir de laquelle la matière devient gaz et parvient dans cet état de stabilité "pression de dégénérescence VS. gravité".
la densité augmente par la force de gravité, indirectement la gravité parvient à "compresser" la puissante force nucléaire et même casser les liaisons qu'elle engendrait !
gravité > efondrement > densité > plasma... ya rien a mettre en relation dans cette transition ? juste avant que la force de dégénérescence équilibre l'étoile ? le passage est brutal, mais c'est la gravité qui repousse les forces de l'atome dans ses derniers retrenchement ! la dernière force émanant simplement du fait qu'il n'y ai "plus de place" pour se comprimer plus.
en suivant cette idée, cette force est finalement vaincue par la gravité lorsque la masse de la cendre d'étoile depasse 8 masses solaires.
Quand tu comprimes la matière, tu forces les noyaux atomiques à se rapprocher (et donc tu comprimes un peu les nuages électroniques). La matière réagit en contrant cette contrainte. Il se trouve que pour une naine blanche la pression est si forte que les électrons ne sont plus appariés à un atome particulier (d'ailleurs je ne pense pas qu'il existe des atomes individualisés).Maulus a écrit :se qui me taraude c'est justement le moment ou la gravité fait atteindre à la matière cette densité critique à partir de laquelle la matière devient gaz et parvient dans cet état de stabilité "pression de dégénérescence VS. gravité".
la densité augmente par la force de gravité augmentant encore la force de gravité.Maulus a écrit :la densité augmente par la force de gravité, indirectement la gravité parvient à "compresser" la puissante force nucléaire et même casser les liaisons qu'elle engendrait !
C'est directement (pourquoi indirectement ?)
La force de gravité augmente, mais la force de pression de dégénérescence augmente aussi (et plus vite que la gravité), c'est pourquoi l'on arrive à un état d'équilibre. Ensuite la forte de pression augmente plus lentement (c'est pourquoi il y a une limite de Chandrasekhar).
Maulus a écrit :gravité > efondrement > densité > plasma... ya rien a mettre en relation dans cette transition ? juste avant que la force de dégénérescence équilibre l'étoile ? le passage est brutal, mais c'est la gravité qui repousse les forces de l'atome dans ses derniers retrenchement ! la dernière force émanant simplement du fait qu'il n'y ai "plus de place" pour se comprimer plus.
en suivant cette idée, cette force est finalement vaincue par la gravité lorsque la masse de la cendre d'étoile depasse 8 masses solaires.
C'est plutôt :
gravité en équilibre avec la fusion thermonucléaire
ensuite l'effondrement entraîne la destruction des atomes, l'étoile se stabilise grâce à la pression de dégénérescence des électrons en dessous de 1.4 masse solaire, ensuite c'est la pression de dégénérescence des neutrons (les électrons n'arrivent pas à contrecarrer la force, s'effondre sur le noyau fusionnant avec les protons, donnant une bouffée de neutrino détectable sur terre).
Lorsque le coeur de l'étoie dépasse 2 masses solaires à peu près, plus rien ne peut s'opposer à l'effondrement, et normalement il y a une singularité qui se crée. Mais les calculs de mécanique quantique montre qu'il n'y aurait peut-être pas de singularité...
Je pense qu'il n'y a pas besoin d'invoquer l'unification des interactions pour établir de manière assez rigoureuse le comportement des étoiles à neutron. D'ailleurs le calcul a été fait par Volkoff et Oppenheimer. (et puis le champ de gravitation peut être considéré de manière relativiste, voire même classique...)Maulus a écrit :au niveau théorique, concernant l'unification, il n'y a aucune conclusion/raprochement possible sur se qu'il se passe pour une étoile à neutrons ?
tout à fait.Maulus a écrit :on a un phénomène quantique, la pression de dégénérescence causée par le principe d'exclusion de Pauli, qui entre en équilibre avec la gravité.