Expansion de l'univers...

[Superfulgur 16 103]

On a testé durant des décennies une variation de la constante de structure fine (Petitjean et al, entre autres) au fil du temps cosmique, sans jamais la mettre en évidence...

Si tu devais avoir le Prix Nobel, se serait à titre posthume.

[kds 42]

Charmant...
Je vois que ces études sur la constante de structure fine se sont faites sur des objets extrêmement lointains et anciens. Ma question reste sur une influence locale, intégrée sur des milliards d'années.

[Bruno- 3 980]

La durée de demi-vie des éléments radioactifs dépend de l'expansion ? Là j'avoue que je l'ignorais complètement. Si c'est le cas, j'imagine qu'en effet il faudrait en tenir compte lorsqu'on analyse des roches extrêmement anciennes par exemple.

[kds 42]

C'est fort sympathique de se donner la peine de répondre mais fort regrettable de le faire de façon condescendante.

Vous êtes un spécialiste de la datation des astéroïdes ? Moi, non. Je ne prétends pas savoir quoi que ce soit, j'essayais juste d'illustrer ma question par un exemple de recherche, farfelue ou non, je n'en sais fichtre rien... vous non plus.

J'essaie juste de savoir s'il y a des approches basées sur des expériences "locales" ou si tout le monde a par avance jeté l'éponge et s'en remet à "regarder loin" pour constater l'expansion de l'univers ?

[Alain MOREAU 7 318]

En local il y a les horloges atomiques.
Voir par exemple cette thèse pour un aperçu des méthodes et de leurs fondements théoriques : http://www.physics.byu.edu/faculty/vanhuele/Research/Jason%20Thesis.pdf
Sinon c'est l'observation spectro de l'univers lointain.
S'il existe d'autres méthodes, je l'ignore.
Une idée de l'état de l'art sur la détermination de α (annales de physique - sept 2013) : http://arxiv.org/pdf/1309.3393v1.pdf
Superstructurefine a l'air au courant d'observations récentes qui ne confirment pas la possible variation de α en fonction du temps que croyaient avoir détecté Webb et al. - il est vrai il y a plus de 15 ans et avec des mesures entachées de grosses barres d'incertitude...
On sonde maintenant en spectro des objets à redshifts bien supérieurs, donc j'imagine qu'on a bien progressé là-dessus pour qu'il affirme qu'on n'a rien trouvé.
En tout cas les écarts de transitions dans les spectres sont α-dépendants, donc si on ne constate aucune variation à grand redshift c'est mal barré.
Cependant pour ma part le peu que j'ai appris date trop pour être fiable : on sait forcément plus aujourd'hui.
Par ailleurs il traîne souvent quelques pointures de bonne volonté sur ce forum capables d'actualiser nos connaissances - et sans la moindre condescendance - mais encore faut-il qu'ils passent par là et prennent du temps pour informer les béotiens que nous sommes dans un langage qui leur reste intelligible (ce qui n'est pas une mince affaire en physique fondamentale ! )
Si quelqu'un qui travaille là-dessus veut bien se manifester ça éclairera notre lanterne

[Bruno- 3 980]

Pour ma part il n'y a pas de condescendance. Au début je trouvais la question bizarre parce que je ne voyais pas le lien entre expansion et interaction faible. Mais c'est parce que j'ignorais ce lien, du coup ma première intervention était à côté de la plaque. Le message d'aujourd'hui, c'était juste pour dire « Ah OK », mais j'ai quand même voulu faire une phrase.

Bref, je n'ai pas compris grand chose et je n'aurais pas dû faire de commentaire la première fois.

[Alain MOREAU 7 318]

Oui, j'ai pas compris à qui s'adressait Kds au juste ?
Nous on est des garçons supercools en moyenne, même si on aime bien taquiner un peu
D't'façon : j'suis pas sûr d'avoir compris la question, alors ma réponse est sûrement à côté de la plaque

[kds 42]

Bon, j'ai dû me lever du pied gauche
Je reconnais que ma question n'était pas très claire. Je me demande pourquoi diable c'est si difficile à mesurer. Si j'en crois dieu google le taux d'expansion actuel serait de 0.0001% par millénaire.

Bon puisqu'aucun kador ne répond, je le fais naïvement, cette fois-ci, au risque de me ridiculiser mais tant pis:
Je suppose que l'interaction faible voit en apparence sa portée (10^-18) diminuer au même taux de 0.0001% par millénaire et donc les chances de désintégration du noyau.
Une autre vue de ceci par le principe d'incertitude dirait que la densité d'énergie diminue avec un taux de (1+0.0001%)^3 par millénaire soit 1.000003 par millénaire donc une durée de demi-vie au moins diminué du même taux par millénaire. Pour un milliard d'année 1.000018.
Donc si on mesure avec 2 isotopes différents pour une roche on trouvera 2 datations différentes.
Par exemple si l'un des isotopes à une durée de vie de 1/2, l'autre 1. Lorsqu'on date une roche d'un milliard d'année on se "trompe" de 1/2x0.000018 sur le premier isotope, et de 1x0.000018 sur le deuxième.
Ce qu'on observe alors c'est une écart de 1/2x0.000018 milliard d'années, entre les 2 mesures.
Bon c'est certainement totalement faux et naïf mais voilà l'idée.
Est-on capable de dater par radioactivité à 18^-6 près sur la mesure et donc d'observer l'influence de l'expansion ?

[Ce message a été modifié par kds (Édité le 13-03-2014).]

[Superfulgur 16 103]

Je suis pas sûr de comprendre...

Tu postules que l'expansion est générale, mais localement, au niveau des galaxies et groupes de galaxies, il n'y a pas d'expansion...

Pour le dire simplement, en 4 milliards d'années, le système solaire, par exemple, n'a absolument pas "grandi".

[kds 42]

Ben...si sauf que localement la gravitation domine, alors je parlerais plutôt de "dilution", avec à la clé une augmentation des périodes orbitales, d'un facteur de 0.00001%^3/2 par millénaire donc 1ms par millénaire pour la terre... soit 1 microseconde par an (ce qui je suppose n'est pas mesurable étant donné le perturbation que subie l'orbite terrestre). Je délire là aussi ?

[PascalD 4 385]

Localement ou à grande échelle, en général la gravitation domine. Y' a qu' à très petite échelle ou dans des conditions très particulières que d'autres intéractions dominent (électromagnétique, forte, faible).

L'expansion n' est pas une force, c'est de la cinématique, c'est la conséquence du comportement de la gravitation et des conditions aux limites de notre univers observable.

Tu veux peut-être plutôt parler de l' "énergie noire" (ou "constante cosmologique") ? ça , il est possible que ça soit détectable localement. Mais l'ordre de grandeur des effets attendus est beaucoup plus faible que les chiffres que tu avances, il me semble (ce paramètre est responsable de l'accélération de l' expansion, pas de l' expansion en tant que telle, c'est à dire que même en l'absence de constante cosmologique, on peut quand même avoir de l' expansion).

J'ignore si des expériences locales (disons, à l' échelle du système Solaire) permettraient de la mettre en évidence ...

[Superfulgur 16 103]

Pascald,

Certes, mais tu peux vérifier l'expansion, par exemple, en observant le changement de longueur d'onde de la lumière au fil du temps cosmique.

Je crois (?) que notre ami pense que l'interraction faible est sujette à l'expansion aussi, pour une raison équivalente, non ?

En revanche électromagnétisme et gravitation ont une portée infinie, alors que les interractions forte et faible ont une portée très limitée.

Bon, chuis pas une fusée en physique comme toi ou Dg2, j'essaie juste de comprendre son questionnement (il concourt au Prix Nobel, quand même).

[dg2 2 034]

quote:

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Est-on capable de dater par radioactivité à 18^-6 près sur la mesure et donc d'observer l'influence de l'expansion ?

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Le réacteur nucléaire naturel d'Oklo donne des contraintes assez fortes sur les possibles variations locales des constantes fondamentales lors les deux derniers milliards d'années. Sans parler de l'héliosismologie qui de façon certes un peu moins précise vous contraint une combinaison de trucs sur l'immuabilité des lois de la physique sur plus de quatre milliards d'années, toujours localement.

[Ce message a été modifié par dg2 (Édité le 14-03-2014).]

[Bruno- 3 980]

Ah OK, donc le raisonnement serait :
- la portée de l'interaction faible est finie et constante ;
- mais l'expansion fait tout augmenter : c'est comme un cake au raisin où même les raisins se dilatent.

La théorie actuelle, c'est un cake au raisin où les raisins ne se dilatent pas. Par exemple, depuis des milliards d'années qu'il existe, le Système Solaire ne s'est pas dilaté.

La Terre subit l'attraction du Soleil et l'attraction des confins de l'univers, mais cette dernière est extrêmement négligeable compte tenu de la faible distance Terre-Soleil, de sorte que son influence est peut-être moindre que, disons, un satellite qui tourne autour de la Terre ou un astéroïde lambda qui passe en opposition (j'exagère peut-être, mais la distance Terre-Soleil est tellement petite).

Attention : on ne dit pas que l'attraction des confins de l'univers est négligeable, donc fait se dilater le Système Solaire d'une toute petite valeur (qui, au bout de plusieurs milliards d'années, deviendrait mesurable). Non : il ne fait pas du tout se dilater le Système Solaire (de même que la présence d'une ceinture d'astéroïde ne fait pas se rapprocher la Terre de cette ceinture, bien que la Terre subisse une minuscule force qui l'attire vers eux).

Kds : si j'ai bien compris et que tu estimes que l'expansion dilate vraiment les objets (*) tout en ne dilatant pas la portée de l'interaction faible, alors effectivement le comportement de l'interaction faible va changer et, peut-être, on pourra le mesurer.

Si tu arrives à le mesurer, tu auras prouvé que l'expansion dilate les objets, du coup le prix Nobel ne devrait pas être loin. (Mais à condition que l'univers réel ait réellement cette propriété de dilatation des objets mais pas de la portée de l'interaction faible...)

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(*) Pour l'anecdote, je m'étais amusé il y a pas mal d'années à refaire les calculs de base de la cosmologie sous une hypothèse de variation des constantes fondamentales (je voulais forcer la constante gravitationnelle a être fixe pour interdire l'existence des trous noirs, et j'ai ajouté deux autres contraintes raisonnables). Bref, ça m'a donné un modèle où les constantes varient (pas n'importe comment : la constante de structure fine était préservée, et ce n'était pas prémédité) mais pas les rapports entre constantes et grandeurs de Planck. C'était un univers en expansion apparente (on gardait la loi de Hubble) où tout se dilate (la longueur et la masse de Planck se dilatent). Du coup c'était exactement un univers du type "cake avec des raisins qui gonflent en même temps". (Plus de détails ici : http://www.astrosurf.com/bsalque/Cosmologie/pgc.pdf ). Mais comme la dilatation des raisins venait de la variation des grandeurs de Planck, obligatoirement la portée de l'interaction faible se dilate aussi.

Bon, c'était des calculs en l'air, mais je ne connais pas de modèle de type "cake avec raisins qui gonflent" autre que le mien, c'est pourquoi je m'étais basé dessus pour cette petite réflexion. Si tu en connais un autre, vérifie que ça se passe différemment (que les longueurs se dilatent mais pas la portée de l'interaction faible).

[Ce message a été modifié par Bruno Salque (Édité le 14-03-2014).]

[Alain 31 6 510]

Question de néophyte :

Concernant l'expansion est-ce-que l'effet de marée dans l'univers (s'il existe ?) n'intervient pas comme par exemple l'éloignement de la Lune par rapport à la Terre ?

[kds 42]

On est bien d'accord, je ne dis pas que les constantes varient, justement. Et je ne dis pas non plus que l'expansion est une force. Je suis bien dans la patisserie même si j'aime pas trop le cake au raisin, quoique avec une grosse touche de ruhm...

Arrêtez moi si je me trompe mais l'exercice de style qu'est la prédiction d'un big rip soutient bien que dans un lointain futur le taux d'expansion sera tel que la cohérence des noyaux (puis des leptons, hadrons et tutti-quantique) ne sera plus plus assurée.
C'est bien parceque l'espace se "dérobe" et que les forces faible et forte ne peuvent contrecarrer cette "cinématique".

A près tout c'est bien ce que prétend la théorie du big bang, non? L'organisation de la matière telle que nous la connaissons s'explique par la "densité" actuelle de l'espace, sans justement bouger quoique ce soit sur les constantes, notamment celle relative aux forces faibles (que je sache la portée d'une force n'est pas une constante en soi).
Donc si cette "densité" de l'espace varie (désolé pour la sémantique je ne connais pas le terme approprié), toute constante physique fondamentale étant...constante, l'organisation de la matère varie certainement.

En fait, si je me souviens bien de mes études, la portée de l'interaction faible est plus une conséquence qu'une propriété.
Donc dans la même idée, je me demande si cet effet est déjà mesurable localement, ou du moins son intégration sur de longue période étant donné les échelles de grandeur.

[Ce message a été modifié par kds (Édité le 14-03-2014).]

[PascalD 4 385]

quote:

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Arrêtez moi si je me trompe mais l'exercice de style qu'est la prédiction d'un big rip soutient bien que dans un lointain futur le taux d'expansion sera tel que la cohérence des noyaux (puis des leptons, hadrons et tutti-quantique) ne sera plus plus assurée.
C'est bien parceque l'espace se "dérobe" et que les forces faible et forte ne peuvent contrecarrer cette "cinématique".

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Il me semble que tu te trompes (mais il faudrait être plus précis seur ce que tu entends par "big rip"). Celui documenté par Wikipedia ( http://fr.wikipedia.org/wiki/Big_Rip ), par exemple, n' a rien a voir avec le scénario que tu proposes.

Ce n'est pas le taux d'expansion qui est le moteur du scénario en question, c'est la densité d'"énergie noire".

quote:

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(que je sache la portée d'une force n'est pas une constante en soi).

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en mécanique quantique, la portée d'une force dépends de la masse du boson vecteur (masse nulle => portée infinie).
Donc, ce n'est pas une constante en soi, mais c'est lié assez directement à une propriété (constante, jusqu' à preuve du contraire) fondamentale de la particule associée.

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 14-03-2014).]

[kds 42]

Effectivement cela mérite d'être plus précis sur ce que j'entends par big rip. Nous parlons bien de la même spéculation dans laquelle l'énergie noire accélère l'expansion, et mea culpa c'est effectivement c'est la dislocation de l'atome et pas des hadrons que décrit cette spéculation. Mais ce n'est pas cela qui m'intéressait vraiment, c'était plutôt de donner un exemple extrême sur l'influence de l'expansion sur la matière: en théorie celle-ci se dilue à cause de l'expansion, et pour un taux d'expansion critique l'influence devient catastrophique et les atomes se "disloquent" (en fait se diluent de façon catastrophique).

Bref, je ne vois par quelle drôle de biais l'expansion agirait à grande échelle et pas à l'échelle atomique. C'est justement tout le principe de la théorie de l'expansion de l'univers et de son facteur d'échelle. C'est juste qu'à l'échelle atomique c'est 10^10 fois plus dur à mesurer qu'à notre échelle et 10^25 qu'à l'échelle des amas galactique.

Et ok vu: l'estimation de la portée de l'interaction faible dépend simplement de la distance maximale parcouru par le boson porteur de force et donc de sa durée de vie (qui dépend de sa masse). Cependant si l'expansion dilue bien l'espace et donc la densité d'énergie locale, on en revient en fait à augmenter la durée de vie des porteurs de force et donc la portée de l'interaction, mais surtout rendre plus stable les isotopes lourds. Non ? Au secours !

En googlant à mort, la meilleure précision que j'ai trouvée est de 1 pour 1000 pour la datation par radiométrie... On est loin des 1 pour 1000 000 donnés par mes calculs bidons pour espérer discerner un effet dû à l'expansion.

[Superfulgur 16 103]

"Bref, je ne vois par quelle drôle de biais l'expansion agirait à grande échelle et pas à l'échelle atomique"

Peut-être du fait de forces infiniment plus fortes localement que l'expansion, comme la gravitation, l'interaction forte ou même l'électromagnétisme, non ?

Une rivière à une puissance phénoménale globalement, mais le gonze dans le kayak la remonte sans problème avec ses deux bras qui dévelopent 100 watts, une énergie de plusieurs dizaines d'ordre de grandeur inférieure.

Encore une fois, à ma connaissance, les effets de l'expansion, localement et aujourd'hui, commencent à se faire sentir à l'échelle des groupes de galaxies, et encore...

[George Black 5 866]

Pourquoi ai-je l'impression que l'intervention de dg2 est passée à la trappe !?

[Alain MOREAU 7 318]

Pas du tout
Juste deux-trois autres occupations en passant
A propos d'Oklo dg2, as-tu un lien qui fonctionne vers l'article du New Scientist cité en référence en bas de page : "Oklo Reactor and fine structure value"
Par contre j'ai trouvé celui-ci, qui aborde la question : http://www.newscientist.com/article/dn6092-speed-of-light-may-have-changed-recently.html?full=true#.UyQF_Y5XsT4
En héliosismo je n'y connais rien, le lien ne me saute pas aux yeux... peux-tu développer ?

[Superfulgur 16 103]

"Pourquoi ai-je l'impression que l'intervention de dg2 est passée à la trappe !?"

Parce que de ce que j'en ai compris, Dg2 n'a pas répondu à la question fondamentale de kds : est ce que l'expansion change les autres interractions. Il a répondu "on voit rien", ce n'est pas la même chose.

Dg2 m'a beaucoup déçu, sur ce coup là, il y panne peut-être rien du tout, comme ChiCygni, si ça se trouve....

[vaufrègesI3 15 137]

Perso j'ai beaucoup de mal avec cette discussion > j'y comprend rien..
Il me semblait en effet avoir lu et compris que les effets de l'expansion sont absolument nuls à l'échelle d'un atome, d'une cellule, d'une planète....

Brèfle.. dg2.. siouplait... où est le loup ?..
(Ou alors on demande au GTV, c'est vous qui voyez )

[jackbauer 2 13 758]

J'ose pas ouvrir un nouveau topic, d'autant plus qu'on ne sait pas de quoi exactement ça va parler, toujours est-il que demain lundi quelque chose d'important doit être annoncé : http://www.space.com/25066-major-astrophysics-discovery-announcement-monday.html

C'est en général décevant, mais soit-on jamais...

[a s p 0 6 845]

Les astrophysiciens auraient détecté une structure complexe dans le fond diffus cosmologique, ce qui supposerait la présence d'une forme d'intelligence lors de la formation de l'Univers, et que le Big Bang aurait été provoqué.