Anomalie Pioneer

[Maulus]

voilà. on observe des galaxies qui évoluent pas comme elles le deverait avec "que" la matière visible. la matière baryonique.

[gzav]

Le reste de la densité énergétique de l'univers n'est pas très bien compris par nos théories. (l'on a bien supposé que c'était lié à l'énergie du vide, mais un calcul de mécanique quantique donne un nombre de 120 ordres de grandeurs au dessus de la densité mesurée).

Comment peut-on donner une valeur a l'energie quantique du vide, cela suppose qu'on peut l'extraire. Dans le bouillonnement quantique, il a creation/anihilation de paires de particules, si tu interceptes une energie positive, que devient la particule d'energie negative ?

A contrario, comme la matière noire ne peut pas rayonner, elle ne peut s'effondrer.

Pourtant la matiere noire est soumise a la force gravitationnelle...

[Victor]

reste a supposer que le mécanisme de la gravitation soit un boson qui rayonnne dans ce cas le graviton qui aurait le comportement d'un photon dans l'émission d'énergies

[bongo1981]

Comment peut-on donner une valeur a l'energie quantique du vide, cela suppose qu'on peut l'extraire.

Pas forcément...
Imagine que le vide soit rempli par un champ scalaire (je fais référence au champs de Higgs). Ca veut dire qu'à chaque point, correspond une valeur scalaire. L'incertitude quantique interdit de connaître la valeur de ce champ en tout point en tout instant. Cela veut dire que ce champ fluctue. Il peut avoir une valeur moyenne etc... (cas de symétries brisées), et ça représente une certaine quantité d'énergie non forcément nulle.

Dans le bouillonnement quantique, il a creation/anihilation de paires de particules, si tu interceptes une energie positive, que devient la particule d'energie negative ?

Ben... pour une paire de particule anti-particule virtuelle, elles ont toutes les deux une énergie négative. Les particules réelles ont une énergie positive.
Normalement tu ne peux pas observer directement des particules virtuelles.

A contrario, comme la matière noire ne peut pas rayonner, elle ne peut s'effondrer.

Pourtant la matiere noire est soumise a la force gravitationnelle...

Oui mais la matière ordinaire soumise aussi à la gravitation doit rayonner pour pouvoir se condenser en étoile ou planète. Elle doit absolument libérer son énergie (en l'occurrence sous forme lumineuse) pour se cendenser, ce qui n'est pas le cas de la matière noire.

[bongo1981]

reste a supposer que le mécanisme de la gravitation soit un boson qui rayonnne dans ce cas le graviton

La phrase n'est pas correcte. La gravitation vue par la mécanique quantique est une interaction véhiculée par des échanges de graviton.

qui aurait le comportement d'un photon dans l'émission d'énergies

Bah je ne sais pas si je saisis ta phrase...
Mais effectivement, deux corps accélérés rayonnent des ondes gravitationnelles, et donc a fortiori des gravitons s'ils existent. Mais la quantité rayonnée est assez négligeable pour des objets de faibles masse, dans un champ de gravitation faible.

[gzav]

Tu veux dire que la matiere noire reste sous forme "gazeuse", mais elle peut quand meme se concentrer sous l'effet de la gravitation.

Je veux dire que la concentration, ou "pression" de matiere noire a l'interieur d'un soleil devrait etre plus elevee que dans le vide inter-galactique (toutes choses egales par ailleurs).

[bongo1981]

Tu veux dire que la matiere noire reste sous forme "gazeuse", mais elle peut quand meme se concentrer sous l'effet de la gravitation.

Je dis que des particules en interaction gravitationnelle dans une nébuleuse, si elles veulent "condenser" ou s'effondrer en un astre, étoile ou planète, elles doivent absolument perdre de l'énergie.
Pour la matière ordinaire, ça se fait sous forme de rayonnement.

Pour la matière noire, ça ne doit pas être faisable, puisqu'électriquement neutre, elle ne doit pas rayonner, et donc rester en nébuleuse, ou quelque chose comme ça.

Je veux dire que la concentration, ou "pression" de matiere noire a l'interieur d'un soleil devrait etre plus elevee que dans le vide inter-galactique (toutes choses egales par ailleurs).

Peut-être pas par rapport au vide intergalactique (parce qu'il y a quand même beaucoup de matière noire soupçonnée à cause du mouvement des galaxies dans les amas de galaxies).

[gzav]

Un gaz de neutrons ne peut pas s'effondrer ? Ok je ne savais pas.


Que se passe t-il pour la matiere noire dans le champ d'action d'un trou noir ?

[bongo1981]

Un gaz de neutrons ne peut pas s'effondrer ? Ok je ne savais pas.

ah non je n'ai pas dit ça...
Les neutrons sont constitués de quarks qui sont chargés, tout comme les atomes sont neutres, mais composés d'électrons et protons.

Les atomes, tout comme les neutrons, sont constitué de particules chargées, donc elles peuvent rayonner, et donc se condenser.

Que se passe t-il pour la matiere noire dans le champ d'action d'un trou noir ?

Bah elle subit l'attraction gravitationnelle
C'est quoi ta question plus précisément ?

[gzav]

Ben la matiere noire va etre aspiree dans le trou noir, elle va s'effondrer.

Peut-etre le fait-elle sans perdre d'energie.

[bongo1981]

Ben la matiere noire va etre aspiree dans le trou noir, elle va s'effondrer.

Peut-etre le fait-elle sans perdre d'energie.

Tout dépend du moment cinétique, de l'énergie totale etc...
Un corps soumis à une force centrale adopte une trajectoire qui a toutes les caractéristiques d'une conique, et cela à une très bonne approximation (pour les champs faibles et à de faibles vitesses).

[Obiwan]

Hé bé, moi qui voulais en apprendre plus sur l'anomalie Pioneer... eh au fait vous voulez pas arrêter de parler Chinois.....

[gzav]

Cette matiere fantome excite mon imagination.
Peut-on imaginer que bien qu'interagissant faiblement avec la matiere normale, elle puisse interagir plus fortement avec elle-meme, j'entends par la les chocs/interactions. Je crois qu'on appelle ca une constante de couplage.
A priori ces sont des fermions et pas des baryons ? Le modele standard supersymetrique donne t-il une valeur de la constante de couplage neutralino/neutralino ?

De toute facons la matiere noire qui entre dans l'horizon du trou noir n'en ressort pas, meme si son mouvement est "perpetuel", exact ?

[bongo1981]

Cette matiere fantome excite mon imagination.

Il y a de quoi surtout qu'elle serait 5 fois plus abondante que la matière ordinaire. En fait... sa densité est à peu près homogène contrairement à la matière (très peu en dehors des galaxies). La matière noire a une densité plus faible en moyenne que la matière ordinaire, mais s'étend très loin au delà des galaxies et donc en cumule, il y en a beaucoup plus.

Peut-on imaginer que bien qu'interagissant faiblement avec la matiere normale, elle puisse interagir plus fortement avec elle-meme, j'entends par la les chocs/interactions. Je crois qu'on appelle ca une constante de couplage.

Très juste c'est une constante de couplage. D'après ce que j'ai compris, la matière noire interagit autant avec elle-même qu'avec la matière ordinaire. (sinon sa densité ne pourrait pas être si homogène et devrait se condenser).

A priori ces sont des fermions et pas des baryons ?

Attention, les baryons, ce sont des fermions. Les baryons sont constitués de 3 quarks (3 fermions, donc le résultat est un fermion).
Dans la famille des hadrons (particules constituées de quarks), tu as des mésons (association d'un quark et d'un anti quark), qui sont des bosons.

Je rappelle juste que les bosons sont des particules à spin entier (enfin multiple entier de la constante de Planck réduite).
Les fermions sont des particules de spin demi-entier (multiple demi-entier de h bar).

La matière noire ne peut être composée de baryons, puisque ça supposerait qu'il y en ait 5 fois plus, et les modèles du Big Bang n'arriverait pas à expliquer l'abondance des éléments légers (synthèse primordiale).
Après on peut croire que l'on a adapté le taux de baryons sur l'observation des éléments légers, mais ce n'est pas vrai, (l'on sait estimer avec une bonne précision le nombre d'astres, naines brunes, nébuleuses etc...) de différentes manières, et les calculs convergent.

Le modele standard supersymetrique donne t-il une valeur de la constante de couplage neutralino/neutralino ?

Je ne sais pas du tout. Une indication pourrait provenir de l'échelle d'énergie de la brisure de la supersymétrie (on parle de 1e19 GeV). Cette constante de couplage va dépendre de l'énergie (ou de la distance).
Cette échelle d'énergie pourrait être modifiée si jamais il existe des dimensions supplémentaires de taille plus grande que la longueur de Planck (1e-35 mètre).

De toute facons la matiere noire qui entre dans l'horizon du trou noir n'en ressort pas, meme si son mouvement est "perpetuel", exact ?

Exact (mais il n'y a pas de mouvement perpétuel).

[Maulus]

donc on imagine deux possibilités séduisantes, soit une matière inconnue, soit une interaction avec une/des dimensions supplémentaires.

[bongo1981]

Pas facile de tout débroussailler...

En astronomie, la rotation des galaxies n'est pas bien comprise, elles tournent trop vite. Le mouvement des galaxies dans les amas ne sont pas comprises aussi, même problème : elles tournent trop vite.
Pour essayer d'expliquer cela, l'on a introduit la matière noire (qui semblerait-il sont des WIMPs, weakly interactive massive particles), et des théories introduisent des particules qui pourraient y correspondre (particules supersymétriques dans les théories des supercordes). De l'autre côté, l'on pense à modifier la loi de la dynamique de Newton : MOND (MOdified Newton's Dynamics).

De l'autre côté, en physique théorique, nous voyons deux théories qui s'opposent complètement : la description de la gravité, et le monde de l'infiniment petit. Pour pouvoir les unifier, plusieurs chemins peuvent être empruntés, et aucunes n'est pour le moment confirmée par l'expérience. L'une des voies est encore une fois la théorie des cordes, qui prend en compte la gravitation.
Seul hic, pour que cette théorie soit consistante, il faut absolument qu'elle soit dans un espace à 11 dimensions. Par ailleurs, elle impose que le monde soit supersymétrique.
Une question que l'on se pose, est la faiblesse de la force de gravitation, qui rejoint aussi la question de comment cacher les 7 autres dimensions. La taille de leur enroulement pourrait donner une force de gravitation plus importante que ce que l'on croit.

[Obiwan]

Comment peux-tu expliquer un espace en 11 dimensions en physique, Bongo... c'est ça le problème...

[Roy]

cf théorie des cordes

[bongo1981]

Enroulement à la Kaluza-Klein, ou bien théorie des univers branaires.

[Maulus]

la question que je me pose est que si ces WIMPs représente autant de masse, comment se fait-il qu'on ne les détectent pas dans notre environnement proche ?
Je sais bien qu'une particule qui intéragit peu avec la matière est de ce fait difficile à détéctée. D'ou le problème avec les neutrinos. Mais les WIMPs sont sensées être "massive".
D'ailleur le neutrino est le parfait exemple de l'existance de cette "famille" de particules qui intéragissent très peu avec les baryons.

Peut on créer des WIMPs dans le LHC ?
Comment les WIMPs ce créée dans le cosmos ?

[Victor]

Ben voilà le coup de génie pourquoi pas supposer une 5ième force si la matière noire pose problèmes il serait plus simple de raisonner avec 5 forces plutôt que se faire chier avec une théorie défectueuse, le problème que cette interaction n'a jamais été pensée indépendante

[Pipo]

Ben voilà le coup de génie pourquoi pas supposer une 5ième force si la matière noire pose problèmes il serait plus simple de raisonner avec 5 forces plutôt que se faire chier avec une théorie défectueuse, le problème que cette interaction n'a jamais été pensée indépendante

Bien sûr que cela a été imaginé, mais supposer une nouvelle force résoud moins de problème que supposer l'existence d'une matière noire non baryonique .
Cependant, il existe quand même des théories alternatives, comme la théorie Mond, qui modifie la force gravitationnelle afin de la faire concorder avec les observations, sans recourir à de grandes quantités de matière exotique! Mais certaines observations, où la matière noire apparait séparée de la matière normale, tendent à faire pencher la balance du côté de la matière noire.

[bongo1981]

la question que je me pose est que si ces WIMPs représente autant de masse, comment se fait-il qu'on ne les détectent pas dans notre environnement proche ?

Il y a des expériences en cours, par exemple avec le détecteur SuperKamiokandé, mais ces évènements sont extrêmement rares, difficiles de les distinguer du bruit de fond (donc pour le moment aucun évènement).
Si ta question est : peut-on les détecter gravitationnellement, la réponse est non, paradoxalement, les Wimps représentent 25% de la densité totale de l'univers, leur densité est faible. En effet l'impossibilité de s'agglomérer pour former des objets compacts font que ces objets ont une influence gravitationnelle patente qu'à de très très grandes distances.

Je sais bien qu'une particule qui intéragit peu avec la matière est de ce fait difficile à détéctée. D'ou le problème avec les neutrinos. Mais les WIMPs sont sensées être "massive".
D'ailleur le neutrino est le parfait exemple de l'existance de cette "famille" de particules qui intéragissent très peu avec les baryons.

Sauf que le neutrino est non massif (ou très très peu massif).

Peut on créer des WIMPs dans le LHC ?
Comment les WIMPs ce créée dans le cosmos ?

L'on s'attend à en détecter au LHC, la masse du plus léger pourrait être autour de la centaine de GeV. Le LHC peut atteindre 14 TeV (je crois que c'est 7 TeV pour chaque faisceau).
Ils ont été créés massivement lors du Big Bang. Maintenant ils sont produits par des évènements très rares, par exemple lors de collision de particules très énergétiques.

[gzav]

A priori ces sont des fermions et pas des baryons ?

Attention, les baryons, ce sont des fermions.

Oui mais tous les fermions ne sont pas des baryons. Je voulais dire on est sur que ce ne sont pas des bosons vu leur faible masse ?

Je pensais que la repartition de la matiere noire etait beaucoup plus heterogene que tu le dis.

Il me semblait que la premiere partie du projet horizon, dont on a parle dans cette news simulait la repartition de la matiere noire.

[Oswald_le_fort]

gzav : les fermions et les bosons se distinguent par leur spin (demi entier pour les femions et entiers pour les bosons). Les bosons sont tres massifs, pour la moitier d'entre eux : Z = 91GeV, W = 89GeV, Higgs = 120GeV (peut etre), et les autres sont sans masse : photon, gluons et graviton (si il existe).

Pour les WIMP, le LHC n'est pas forcement le meilleur candidat a la detection car l'idee c'est que le neutralino (le plus leger des WIMP) soit plus lourd que toutes les autres particules "normales". De plus, ils n'ont pas etes vus au TeVatron, donc on suppose que leur masse doit etre au moins 200 GeV. L'energie du LHC est bien 14TeV, mais il faut diviser cette energie en fonction des partons composants les protons (plus que 3 a cause de Heisenberg). En general, les energies des particules produites par les collisions protons protons est entre 200 et 800 GeV (j'ai eu un meson B simulé avec une energie de 1.98TeV, mais c'est franchement hyper rare). L'idee c'est que l'energie risque d'etre trop faible pour pouvoir les distinguer du bruit. Par contre une experience qui a un potentiel de detection non negligeable, c'est antares: c'est un telescope sous-marin (pour ceux qui connaissent pas ca doit faire bizarre), qui va regarder les muons provenant de reactions entre les neutrinos et la Terre. Et antares va regarder le soleil au travers de la Terre (entre autres). Les WIMPS sont supposes etre extremement massifs et donc sujets a l'attraction gravitationnelle. L'idee c'est qu'ils auraient tendance a etre attires par le soleil, et donc il en resulterai une augmentation de la densite, et donc une augmentation des chances de reactions entre les WIMP et les particules du centre du soleil. Antares va essayer de voir les neutrinos emis par l'interaction des WIMPS avec les particules du centre du soleil. Comment ? Je ne suis pas dedans, alors je peux pas en dire plus.