FORMULES de PHYSIQUE
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MASSE MANQUANTE,MATIERE NOIRE
-masse et énergie manquantes, matière noire
L’énergie totale du milieu universel (énergie du vide) est EU = 3,5.1071 Joules.
La partie minimale (le quantum) de cette énergie, dénommée énergie de point zéro (Epo) vaut 2.10-10 Joule.
On présuppose que l’énergie universelle a été apportée et stockée en une seule fois au moment du big bang. Et son utilisation s'est logiquement échelonnée sous la chronologie ci-après:
-dans le passé (depuis le big bang) l’énergie a servi à créer, à bouger, à permuter, à échanger,toutes les choses constatées à ce jour (objets réels ou grandement plausibles)
-dans le présent (en chaque instant), elle sert à faire bouger et à chauffer tout ce qui a déjà été créé
-dans l’avenir, elle servira à créer de nouveaux éléments et à les faire durer jusqu’à…. la fin du monde.
1-En résumé succint, on dit que la dépense énergétique concernant le passé (donc les 14 milliards d'années de l'univers) ne représente que 4,5 % du totalde EU
(4,5% de 3,5.1071 J)/c² = mU kg de masses créées, soit mU =1,74.1053 kg)
Mais il faut ajouter un certain nombre d'éléments,qui ne sont pas inclus dans cette première estimation et dont on peut estimer le chiffrage ci-après:
2-l'énergie de quintessence, c'est à dire qui fut nécessaire- et qui l'est toujours- pour justifier l'expansion de l'univers.C'est une énorme dépense, car l'univers est quand même un lourd ballon à gonfler....on peut estimer que c'est (2 % du total EU)
3-l'énergie cinétique de translation,qui a permis les mouvements de tous les objets baryono-leptoniques pendant 14 milliards d'années (1% de EU)
4-l'énergie cinétique de rotation qui a fait tourner et vibrer tous les objets baryono-leptoniques depuis 14 milliards d'années (1% de EU)
5-l'énergie calorifique qui a maintenu l'univers à bonne température--c'est à dire environ 3000 degrés aux origines et 3 degrés maintenant-- (0,2% de EU)
6-un grand nombre d'éléments, qui ne sont pas mesurables par nos instruments actuels, mais qui affirment leur réalité de façon indirecte, car un certain nombre de phénomènes concrets les révèlent. On les évoque sous le nom mystérieux de matière sombre (ou matière noire) que l'on peut décomposer dans le sous-détail ci-après:
6.1.-la matière noire froide concrète (en anglais CDM = cold dark matter ou même parfois LCDM) : on y trouve des nuages de gaz froids (en anglais DLA= damped Lyman alpha) composés surtout d'hydrogène et hélium.Ils représentent plus de matière que les étoiles visibles, donc doivent constituer environ 4% de l'énergie totale universelle.
--on y inclut aussi divers corps qu'on ne sait pas voir (on ne sait pas distinguer les caractéristiques d'un tas de charbon froid sur un fond noir...) On les nomme Machos(massive compact halo objects) parmi lesquels on peut citer:des étoiles naines, des étoiles à neutrons, très mal détectables, des étoiles ratées (dont l'amorçage nucléaire est inabouti): il y en a 400 milliards dans la voie lactée avec une masse unitaire importante (en moyenne équivalente à Jupiter, soit 1027 kg) et donc leur totale prise en compte atteint ainsi 0,1% de l'énergie universelle
--il faut y ajouter des planètes,accompagnatrices de toutes les étoiles (visibles ou non), pouvant représenter --en prenant comme référence le système solaire--environ 1% de la masse de leur étoile-mére.Donc leur total représente environ 0,2% de l'énergie universelle.
6.2-la matière froide hypothétique (wimps, axions,...): les cosmologues ont inventé plusieurs types de particules qui pourraient apporter leur contribution à de la masse invisible;on peut citerles axions, particules qui auraient une masse unitaire de ~ 10-40 kg.et qui, grâce à total gigantesque d'unités, pourraient représenter environ 2% de l'énergie universelle--Et les wimps(weakly interacting massive particles) avec les neutralinos On peut estimer que cela pourrait représenter 0,3% de EU
6.3-la matière tiède (en anglais WDM = warm dark matter)
on trouve là les neutrinos standards (types é,m,t) qui ont une masse unitaire moyenne de ~10-36 kg (1 eV/c²), et dont la densité est de l'ordre de 108 unités/ m3 , ce qui représente ~1087 unités dans l'univers, et constituent de ce fait une Sm.c² ~ 1070 J, ce qui représente 3% de l'énergie totale universelle
--on trouve aussi là des (encore un peu hypothétiques) neutrinos stériles,dont la masse unitaire serait d'environ 10-36 kg (1 eV/c²) mais dont la foule est supposée gigantesque (sans doute > 1089) ce qui donne une énergie de (1089).(10-36) x c² = 1070 Joules soit 3% de l'énergie universelle
--on y trouve aussi les trous noirs (primordiaux ou non): il semble qu'il y ait 108 trous noirs dans une galaxie moyenne, donc avec 1012 galaxies dans l'univers et à 1032 kg la masse du trou noir moyen, cela correspond à une énergie (mc²) de ~ 1069 Joules, ce qui est 1% de l'énergie totale universelle
--on y trouve encore des étoiles naines brunes et quelques corps inertes, constituant à eux tous environ 0,30% de EU.Le total de ce § 5.3. fait (7,3 % de EU)
6.4-la matière chaude (en anglais HDM = hot dark matter) On trouve là des gaz intergalactiques chauds, qui semblent presque aussi importants que les masses visibles voisines; ceci équivaut donc à 3,4% de l'énergie totale Eu
6.5-la matière exotique: sous ce nom charmant, on a inventé beaucoup de particules utopiques, qui n'ont jusqu'à ce jour, aucune réalité tangible: les cosmions, dont la masse serait d'environ 10-29 kg (7 GeV), de section efficace 10-40 m² et dont la vitesse --en corps d'étoile--serait de 105 m/s), les simps, les wimpzillas, les gravitinos, les photinos, les higgsino, les magninos,les neutrinos scalaires, les majorons, les pépiters de quarks, les pyrgons, les maximons, et bien d'autres particules fantomatiques.
Cette matière exotique, totalement supputative, ne représente donc aucun pourcentage de l'énergie totale Eu
6.6-les filaments intergalactiques semblent très importants, bien que très mal visibles.On peut les estimer à (6 % de EU)
6.7-la masse manquante.Mais que signifie "masse manquante" ?
si l'on se contente de comptabiliser les forces newtonniennes (interactions entre les masses connues) on constate un surplus de forces par rapport aux masses qui devraient les justifier à travers la loi de Newton. Alors on dit qu'il manque de la masse....mais ce n'est peut être pas si exact, car ces forces ne sont absolument pas de cette nature newtonnienne inter-massique. En effet, les masses sont actrices d'autres interactions --en particulier avec les sources d'induction du champ de Higgs [F+= m.j'.Y* où F+(N)= force d’interaction entre une masse m (kg) et un champ de Higgs Y* (m3-sr/s²), sous l'intervention de la
fluence j'(m-2-sr-1)]
Donc ces interactions masse >><< Higgs peuvent expliquer un excédent de relevés d'interactions qui s'ajoutent aux newtoniennes, sous le faux nom de masse manquante et qui représenteraient (environ 1% de l'énergie totale universelle)
Conclusion : le total de la matière noire [paragraphes 6.1 à 6.7 ci-dessus] représente environ 22,3% de EU
7-citons par ailleurs l'énergie qui a été dépensée par le milieu universel et qui a été distribuée aux facteurs de milieu, aux bosons hors de notre portée de vue, aux antiparticules, aux particules virtuelles, aux hypercharges, etc
Tout cela pouvant atteindre 2% de l'énergie totale universelle
Le total général de l'énergie déjà dépensée est donc de:
4,5% + 6,2% +22,3% = 33% du total EU
Il reste donc les 2/3 de l'énergie disponibles, pour faire tourner le monde dans le futur et on nomme cela naïvement l'énergie noire
Cette notion n'a rien à voir avec la ci-dessus matière noire
Il s'agit ici d'une énergie potentielle, stockée dans le coeur du milieu universel.
Beaucoup de gens se déclarent insatisfaits de ne pas comprendre sous quelle forme se cache cette énergie potentielle invisible.Mais ils semblent oublier qu'ils possédent cependant en eux-mêmes au repos, des fragments d'énergie potentielle--Et ils ne la voient pas !
Et puis, on peut les orienter vers cette comparaison: où est cachée la richesse du FMI ? ce n'est pas une masse de billets, ce n'est pas un tas de pierres précieuses, ce n'est pas du concret, et cependant elle est bien réelle... mais ses milliards ne deviendront perceptibles et utiles qu'aux moments qui se justifieront opportuns (l'avenir)