C4.ÉVOLUTION de l'UNIVERS

-âge de l'univers

L'âge de l'UNIVERS (tU ) est calculé à partir du paramètre de Hubble H 

En effet  tU= 1/ H0 donc comme H 0= 2,25.10-18(+/- 7%) s-1 on en déduit que

tU # 4,4.1017 secondes    soit # 14 milliards d'années

(ou 14 Gigaannées ou 14 Gyr)(+/- 7%)

L'ensemble de cette période est constitué -chronologiquement- de :

- t1le temps nécessaire pour que les étoiles aient eu la possibilité de se former, soit moins de 1 milliard d’années

- t2le temps de l’expansion de l’Univers (dit temps de Hubble) soit sensiblement 10 milliards d’années

- t3 la correction de temps liée à la variation du débit-masse de l’univers, soit environ encore 1 milliard d’années

- t4 la correction de temps liée à une vraisemblable variation de la constante cosmologique --(soit environ 2 milliards d’années--)

Le total tU= t1+ t2+ t3+ t4 donne l'âge total de l'univers, soit environ 14 milliards d’années

Toutefois comme H0 a varié au cours du vieillissement de l'univers, ce tU est assez douteux

On estime que les variations de Ho ont pu osciller entre 1 (la forme actuelle)--ou 2/3 (la forme si l'univers n'était rempli que de matière)--ou 1/2 (pour un univers où il n'y aurait que des radiations) ou 1/3 (pour un univers qui n'aurait que de la matière noire (c'est à dire des charges mésoniques et des Wimps)

Comme l'évolution de notre univers fut un composite de ces 4 cas et que l'on ignore tout des périodes d'application de chacun de ces cas, la valeur moyenne de H0 reste très incertaine et celle de tU aussi

On a tendance à lire que l'approximation serait désormais 13,7 milliards d'années (mais il faut bien avouer que la connaissance de cette précision n'a aucune importance)

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-big bang

Le big bang est une théorie de création de l’univers où l'on suppose que survint un éclatement expansif d’une seule entité initiale

Au sens épistémologique, le big bang est une contradiction insurmontable (une aporie) car d'une part il implique l'infini (sous forme d'un concentré de la totale énergie de l'univers) et d'autre part il entraîne la présence du zéro, puisque tout doit être inclus dans un volume nul au départ 

Le big bang entraîne les postulats ci-après:

 -un éclatement a eu lieu non pas seulement en l'un de ses points (qu'on pourrait alors croire être "le centre") mais en répétition depuis tous les points créés après l’allumage, ce qui implique qu'il y a aussi une expansion du temps, puisque chaque micro-zone d'espace est alors en expansion renouvelée, sous forme de rééclatements successifs (les actuelles galaxies étant encore dans le même état, s'éloignant uniformément les unes envers les autres et non pas par rapport à un centre originel)

 

-une stabilité rapide de l'échelle du temps, impliquant une date de création, dont nous serions éloignés actuellement d'environ 14 milliards d’années

 

-une identité particulaire au niveau des fermions (quarks et leptons) dans le plasma d’origine

 

-un facteur d'échelle (F’e )des grandeurs, ce qui signifie que si tout s'expand, les unités qui les mesurent s'expandent aussi (y compris de nos jours) et le taux d'expansion Kx est évolutif (variable)

 

-un choix de parité et de chiralité, pour les particules créées à ce moment-là

 

-une supputation de l'évolution après le big-bang, qui se serait faite suivant l'échelle de temps ci-après:

A 10-35 seconde après la création: température de l'espace = 1028 K et énergie de chaque particule alors créée= 105 J(soit # 1015 GeV)

A 10-32 seconde après la création: température de l'espace =1018 K et énergie de chaque particule déjà créée = 10-5 J(soit # 105 GeV)

A 10-10 seconde après la création: température de l'espace =1015 K et apparition de particules Higgs, W et Z de 10-8 J(soit # 102 GeV)

A 10-6 seconde après la création: température de l'espace =1012 K avec apparition de protons & neutrons à 10-11 J(soit # 10-1 GeV)

A 1 seconde après la création : les neutrinos (leptons) se séparent de la matière (quarks)

A 1 million d'années, début de création de la matière

Actuellement, la température résiduelle de l'espace, vestige du phénomène originel, est dite F.D.C. et vaut 2,725 K à 1/100.000 près

 

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-constante de Hubble

LA CONSTANTE de HUBBLE (KU)

est la dénomination du taux d'expansion, pour l’état actuel de l’univers

KU(adimensionnelle) = Ho.(to/100)

avec Ho(s-1)= paramètre de Hubble et to(s)= temps unité (1 seconde)

d’où KU(nombre)= 2,3.10-20 unités S.I.+

Nota : la valeur KU est désormais proposée à 67 (selon les dernières mesures du satellite Planck) >>>

cette valeur (67) est exprimée avec des unités dites "galactiques" , système bâtard d'unités, n'ayant rien à voir avec les unités S.I.+ car l'unité de longueur y est le mégaparsec (Mpc) soit 3,085.1022 mètres et l'unité de fréquence y est le (kilomètre/s et par mégaparsec), soit 3,24.10-20 s-1) 

Donc avec ces étranges unités, on a KU(la constante de Hubble) = 67

(ce qui correspond à 2,3.10-20 unités S.I.+)

et H0(le paramètre de Hubble)= 6700, alors que sa valeur S.I.+ est = 2,3.10-18 s-1

Tout ceci signifie que tous les astres s'éloignent l'un envers l'autre, à une vitesse variable en fonction de leur distance et plus cette distance est grande, plus ils s'éloignent vite

Quand ils sont distants de 3,085.1022 m, ils s'éloignent à 67 km/s (mais quand ils sont à

un éloignement 10 fois plus grand, ils s'éloignent 10 fois plus vite) A ce rythme, la vitesse d'éloignement croît jusqu'à la vitesse de la lumière (c) et comme il est impossible d'aller au-delà, on sait qu'on est alors arrivé "au bout de l'univers"

C'est comme cela qu'on dètermine le rayon de l'univers (1,4.1026 m. ou 1,5.1010 al)  

lH = c / KU  (= 3.108 m/s/ 2,3.10-20 x100soit # 1,3.1026 mètres

On en tire également l'âge de l'univers

t= 1 / H0 = 4,3.1017s.   ou # 13,7 milliards d'années

 

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-décalage vers le rouge

Le phénomène servant à appréhender la distance d’une étoile part du principe qu'à l’occasion de l’émission énergétique d’une source, l’observateur perçoit une fréquence f0 du phénomène, différente de la fréquence fs émise par la source, dès lors que la vitesse relative entre l’observateur et la source est vs

Si la vitesse de phase de l’onde émise est vc la relation entre les fréquences est :  

fs= f0(1+ vs/ vc)  pour une source qui s’éloigne de l’observateur (c'est l'effet Doppler)

Donc cette relation sert à appréhender la distance d’une étoile car, à l’occasion de l’émission énergétique d’une source (étoile), l’observateur perçoit une différence de fréquence si elle s’éloigne de lui.

On a alors vc= c (vitesse de la lumière dans le vide) et vs(la vitesse de l'astre) devient un peu inférieure à c (par exemple de 10% si l'astre est très massique), d’où diminution de la fréquence appréhendée vers une lumière à moindre fréquence (le rouge)

On nomme cela le décalage vers le rouge, ou redshift en anglais (cas des quasars par exemple)

Ayant apprécié la vitesse d’éloignement d’un astre, on en tire sa distance



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-exocivilisation

Un grand espoir de l'Homme est de pouvoir un jour communiquer avec une civilisation extraterrestre

Une équation représente cet espoir, sous forme d'un produit de 7 paramètres, supposés être les composantes des conditions d'un tel contact

C'est l'équation de Drake

n = yo. ys. yv. yé. yi. yc.yt 

où n est le nombre de civilisations avec lesquelles on pourrait communiquer dans notre galaxie

yo est le nombre d'étoiles naissant en une année standard

ys est le pourcentage de yo possédant un système solaire

yv est le pourcentage de ys pouvant abriter la vie

yé est le pourcentage de yv  où la vie a la possibilité d'évoluer

yi est le pourcentage de yé où la vie possède une intelligence

yc est le pourcentage de yi possédant un moyen de communication

yt est la durée de vie moyenne d'une civilisation (en ans)

Les plus réalistes des contacts avec des civilisations extraterrestres pourraient venir des planètes solaires lointaines (voir leurs caractéristiques au chapitre planètes)

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-expansion de l'univers

Le bing bang est supposé être le départ d’une expansion (et non pas une explosion) de l'espace-temps.Cela signifie que chaque coordonnée spatiale d'un point quelconque de l'espace s'est étirée soudain d'une certaine valeur (ainsi que le ferait un élastique)

Puis, dans chaque nouveau point dans l'espace ainsi créé  par cet étirement, un nouvel étirement s'est à nouveau produit et encore et encore, répétitivement en chaque point de l'espace ainsi nouvellement libéré. Il n'y a pas de centre à ce phénomène, c'est une expansion permanente entre deux points nouveaux ou anciens

Donc le support des unités de longueur s'est aussi étiré à chaque instant (le mètre-étalon de l'origine du monde était nettement plus petit que celui d'aujourd'hui) et ce qu'on pouvait mesurer à un certain moment de la vie de l'univers n'avait pas la même valeur qu'à un instant antérieur ou ultérieur, puisque l'unité de mesure entre 2 époques, fut évolutive)

La dérivée de la variation de la longueur par rapport au temps est nommée

 

FACTEUR d'ÉCHELLE  et symbolisée F’é

Les unités de mesure des longueurs ont donc été instables (ou élastiques, ou fluctuantes) puisque l'espace qui les contient s'expandait.

La valeur du facteur d'échelle est impossible à estimer, puisqu'on n'a aucun repère ni  comparatif, pour en proposer un étalon.

On évoque sa variation rapide -et de courte durée- peu après le Big Bang et cela  pendant une courte phase nommée inflation, pendant laquelle il est probable qu'il suivit une loi exponentielle (jusqu'au temps de Planck ?).

Plus tard, il est devenu beaucoup plus faible

On a aussi proposé que le temps a subi une expansion du même genre, au moment du big bang, mais avec un facteur d'échelle différent de celui affectant les longueurs (l'inflation temporelle ayant peut-être ralenti aussi aux environs du temps de Planck ) ?

 

LE TAUX d'EXPANSION

Cette notion est censée représenter l'évolution de l'univers au cours des âges

C'est le rapport (adimensionnel) Kx = F'ét / F'é0   

où F'ét et F'é0 sont des facteurs d’échelle, F’é0 (juste après le Big bang, donc pris comme base unité) et F'ét le facteur au temps t

Le taux d'expansion Kx est évolutif dans le temps puisque F'ét est variable

Si Kx est > 1, on dit que l’univers est dans une PHASE d’expansion

Si Kx est = 1, l’univers est considéré dans une PHASE de stagnation (ou stabilité)

Si Kx est < 1, l’univers est considéré dans une PHASE de rétractation.

Il n'existe aucun moyen de savoir quelle est la valeur des facteurs d'échelles, et on peut donc échafauder n'importe quelle hypothèse sur les correspondances et variations entre le passé ou l'avenir du monde !

On suppute toutefois qu’il est actuellement très légèrement croissant (l'expansion s'accélère et d'autant plus qu'il y a plus de matière dans l'univers, comme le souligne  l'équation de R.W)

On prétend en outre que sa vitesse d'évolution est anisotrope

 

LE REDSHIFT (DÉCALAGE VERS le ROUGE)

On suppose que le décalage des longueurs d'onde, tel qu'il existe en ce moment sous le phénomène dit effet Doppler s'est appliqué aux facteurs d'échelle des longueurs

-rappel du phénomène Doppler

Si λest la longueur d'onde réelle d'une source émettrice de lumière (étoile), si λo est la longueur d'onde perçue par l’observateur sur Terre et si vet vsont respectivement la vitesse de la source et celle de la phase (célérité) de l'onde lumineuse :

λ/ λs= (1 - v/ vc)   quand vs augmente, on constate un décalage vers les plus petites

λ (rouge) de la source et le rapport / λs) est nommé "redshift"

-généralisation de la notion

On suppose que la notion de redshift est applcable au rapport (Kx= F'éa / F'é0)

où F'éa est le facteur d'échelle actuel et F'é0  celui de l'origine du monde 

 

LA CONSTANTE de HUBBLE (KU)

C'est la dénomination du taux d'expansion, pour l’état actuel de l’univers

Elle exprime la récession des galaxies (c.à.d. leur éloignement réciproque sans référence à un centre commun)

KU (adimensionnelle) = Ho.(to/100)

avec Ho(s-1)= paramètre de Hubble et to(s)= temps unité (1 seconde)

d’où KU(nombre)= 2,3.10-20 unités S.I.+

Nota : la valeur KU est désormais proposée à 0,67 (selon les dernières mesures du satellite Planck) >>>

c'est une valeur exprimée usuellement avec des unités dites "galactiques"

--ces unités sont issues d'un système d'unités aberrant, n'ayant rien à voir avec les unités courantes, car l'unité de longueur y est le mégaparsec (Mpc) valant 3,085.1022 mètres et l'unité de fréquence est le (kilomètre/s et par mégaparsec) valant 3,24.10-20 s-1)

Donc avec ces bâtardes unités galactiques, on a 

KU(la constante de Hubble) = 67(ce qui correspond à 2,3.10-20 unités S.I.+)

et H0(le paramètre de Hubble) est = 6700, alors que sa valeur S.I.+ est = 2,3.10-18 s-1

 

LA DISTANCE de HUBBLE

La distance de Hubble (lH) est la distance de l’étoile visible la plus ancienne, car située au maximum perceptible d'où l'on sait recevoir une lumière >>>

l= c / K(c'est le rayon de l’univers, soit # 1,3.1026 mètres)

On en tire également l'âge de l'univers, supposé en très faible expansion >>

tU= 1 / H0= 4,36.1017 secondes   ou # 13,8 milliards d'années

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-fluctuations de l'énergie du vide

On a pris l'habitude de désigner le contenu de l'espace-temps par le mot ''vide''

C'est un mot bien mal choisi, car vide implique l'absence de toute chose (donc ni matière, ni autres particules, ni ondes....Il est évident que ce terme VIDE ne convient pas au monde réel, car le contenu de l'espace-temps possède des caractéristiques concrètes.

Il serait donc plus opportun de nommer cette notion MILIEU SPATIAL, plutôt que vide

Ce ''milieu spatial'' est déterminable par :

1-des structures basiques :

-quatre entités d'induction, dont l'activité n'est perceptible (et donc n'est mesurable) qu'à travers leurs champs d'induction (qui sont les expressions surfacique et angulaire desdites entités)

Ces champs sont : l'accélération, la fréquence, le champ d'inductiion électrique et le champ d'induction magnétique

Et, quand les circonstances sont favorables, ce sont eux qui activent l'apparition des grandeurs induites (celles que l'on perçoit et que l'on sait mesurer, à savoir  la masse, la quantité de mouvement, la charge électrique et la charge magnétique)

-quatre  FACTEURS DE MILIEU (définis dans un chapitre spécial) permettant--dès lors qu'ils prennent une valeur limite, dite disruptive.--aux ci-dessus champs d'induction d'initier les créations des 4 entités induites ci-dessus désignées

-2-une consistance, nommée ETHER (qui permet d'expliquer le nécessaire support d'évolution des ondes électromagnétiques et des ondes de matière, qui ne peuvent ni vibrer ni osciller en l'absence de support)

L'éther a été contredit par les expériences de Michelson (voir chapitre spécial) mais la validité expérimentale de ce contredit n'est pas probante - et heureusement, car sinon comment expliquer le paradoxe de faire évoluer des ondes dans ''rien'' (comme des trains sans rails....) ou bien de prétendre conserver une énergie résiduelle venant du fond des temps (le CMB ou FDC) incluse dans rien, dans aucun support matériel (une chaleur portée par une trame irréelle ?)

- 3-un potentiel énergétique, qu'on nomme ENERGIE du VIDE, qui permet d'expliquer sous quelle forme est présente l'énergie qui a créé et qui va créer à chaque instant, les éléments mesurables de notre monde

Cette énergie est aussi parfois nommée: énergie diffuse, ou énergie radiante, ou champ de tachyons ou champ d'énergie quantique

Sa valeur moyenne est dite énergie de point zéro

L'énergie du vide est patente, à travers plusieurs observations >>>

--on sait que la naissance de beaucoup de particules réelles provoque (parallèlement) l'apparition de particules "virtuelles" qui n'ont pas d'origine décelable dans les phénomènes où elles surgissent.  Il faut donc qu'elles proviennent d'un paquet d'énergie stocké hors de nos zones mesurables, c'est à dire situé nécessairement dans le (faux) vide

--l'effet Casimir (force entre deux plaques non chargées) prouve que l'énergie créée dans cette expérience provient du milieu spatial, puisqu'il n'y a aucun apport énergétique connu

--l'apparition de matière est l'évidente conséquence d'une déstructuration du "milieu spatial",

et cela implique que ce milieu soit énergétiquement structuré (principe d'équilibre énergétique de l'univers)

--l'effet Unruh (apparition de chaleur quand une particule se déplace sous forte accélération, sans autre apport externe connu) démontre également que le vide produit spontanément une énergie calorifique

 

Alors qu'est-ce que l'énergie du vide ?

C'est d'une part, ce qui est connu et mesurable (la chaleur, les masses avec leurs mouvements ainsi qu'un lot de particules, plus ou moins rayonnantes)

Cela ne représente cependant que 5% du total d'énergie disponible dans ce vide

Le reste est :

--pour partie, de l'énergie potentielle (en attente de création de charges induites, comme la matière, l'électricité ou autres hypercharges) cette énergie n'est pas perceptible par nos instruments de mesures

--pour dernière autre (grosse) partie, de l'énergie totalement inconnue

Voyons le détail de tout cela dans ce qui suit:.

 

L'ENERGIE TOTALE du MILIEU SPATIAL (dite ''ENERGIE du VIDE'')

Calcul de l'énergie totale du vide, à partir de la notion "d'énergie de point zéro''

L'énergie de point zéro est l'énergie moyenne régnant dans le vide.

C'est   E0 = Kλ.c4.V / G

E0(J)= énergie moyenne du vide

Kλ = constante cosmologique (valeur standard = 5.10-52 sr/m²)

V(m3) = volume de l'univers (= 8,1.1080 m3)

c = constante d'Einstein (#3.108 m/s)

G =constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]

La valeur numérique de Een découle >> (toutes les unités en S.I.+)

E0 = 5.1052.[(3.108)]4.(8,1.1080) / 8,38.1010 = 3,9.1072 Joules

Et l'énergie volumique autour du point zéro (donc moyenne) est

= à (3,9.1072 J) / (8,1.1080 m3) soit 5.10-9 J/m3

Calcul de l'énergie totale du vide, à partir de la notion de "force de Casimir''

L'énergie de point zéro est ici calculée à partir de l'énergie (E) existant entre les plaques parallèles de l'expérience de Casimir

La force d'attraction entre les plaques est  F = 2pi.h.c.S / 960. l4

donc l'énergie volumique correspondante est (comme le volume entre les plaques est = S x l )

pF / S = 2pi.h.c / 960. l4

p (P) est l'énergie volumique, S(m²) est la surface des plaques, l(m) leur espacement et 1/960 est dite constante de Casimir, égale à (1/7) fois la constante de structure fine (pur hasard...)

--avec application numérique, la formule ci-dessus devient >> F / S =5.10-N/m²  mesurée dans le cas d'une distance interplaques(lvalant 1,2.10-5 mètre  et avec une S de plaques de 1 m²

Ceci correspond bien à une énergie volumique calculée au paragraohe précédent (5.10-9 J/m3)

Nota :pour connaître  lamasse volumique moyenne de l'univers (visible et manquante) correspondante, il suffit de diviser par c² , ce qui donne  ρu =(5.10-9 J/m3/ c²) = 5,6.10-26  kg/m3

(ou bien avec d'autres unités >> ~5,6.10-2 g/cm3)

Le total de cette énergie de point zéro  Evaut donc (l'énergie volumique = 5.10-9 J/m3) x (le volume de l'univers= 8,1.1080 m3) soit donc  # 4.1072 Joules

La partie énergie de la matière perceptible (connue) n'entre là-dedans que pour 4% soit 1,6.1071 Joules

Et parallèlement, sa masse volumique (de la matière visible) n'est que de 4% de ρu

soit ~2.10-2kg/m3(ou ~2.10-28  g/cm3) C'est à dire environ  une particule par mètre cube.....

On sait par ailleurs que cette énergie de la matière perceptible baryonique(1,6.1071 Jest égale à m.c² (formule d'Einstein), ce qui indique que la masse de l'univers est de (1,8.105kilogs)

 

 

Comment est créée une masse (un baryon) ?

Le milieu intégral (le vide) n'est pas isotrope. En effet, il y a des zones de présence excessive de masses (les galaxies) ou des zones de collisions astrales, ou des zones de perturbations de densité massique (trous noirs, trous blancs) provoquant des perturbations locales de la constante cosmologique  Kλ(qui, bien que notion géométrique, est influençable par la présence de masses, puisque les masses courbent l'espace-temps).

Or l'énergie du vide dépend de la constante cosmologique d'après la relation E0 = Kλ.c4.V / G

En faisant l'application numérique de cette formule pour l'univers, on a (en unités S.I.+)

E0 =(5.10-52)(81.1032).(8,1.1080 ) / (8,4.10-10)   # 3,9.1072Joules

Or quand la constante cosmologique varie, l'énergie volumique du vide varie aussi, autour de sa valeur moyenne vue ci-dessus (= à  5.10-9 J/m3)

En un lieu où elle dépasse un peu cette valeur, il y a alors création de matière -dès lors qu'il y aune charge mésonique unitaire disponible à cet endroit-

On a alors en effet :  m = Y* / G 

ou aussi  m = Y*.δρ' / c2.δKλ     car G = c2.δKλ / δρ'

avec m(kg) = masse créée (~ 2,86.10-27 kg , c'est à dire la masse moyenne d'une particule élémentaire)

δp (Pa) = variation de l'énergie volumique de point zéro

δKλ(sr/m²) = fluctuation de la constante cosmologique

γ (m²/s) = champ inducteur gravitationnel

Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique disponible dans le vide(le quantum de charge mésonique Y* vaut  2,4.10-36 m3-sr/s²)

c(m/s)= vitesse de la lumière dans le vide (2,99792458 .10m/s)

δρ'(kg/m3)= variation de la masse volumique de la zone de l'espace en cause

Voilà donc comment sont créées les masses >>>

une variation (fluctuation) locale de la constante cosmologique δKλ(surtout en sortie de trou blanc) entraîne en ce lieu une variation dela masse volumique de point zéro (δρ'), ce qui permet à une charge mésonique disponible Y*, de créer une masse, par développement d'un phénomène d'induction (à distance).

m = Y*.δρ' / c2.δKλ (m en kilos, Y* en m3-sr/s², ρ' en kg/ m3 , c en m/s et Kλ  en sr/m²)

 

EVALUATION de l'ENERGIE de l’UNIVERS

Equation aux dimensions de l'énergie: L2.M.T-2        

Symbole de l'énergie : E      Unité S.I.+ : le Joule (J)

 

On a vu que l'énergie totale de l'univers est de  3,9.1072 Joules,

Risquons-nous à en faire l’inventaire

-- (5 %) correspondent à de l'énergie connue, que l'on sait mesurer et qui provient de ce que l'espace a déjà mis sous nos yeux, y compris avec l'énergie cinétique de mouvement de la matière. Cela est un constat : il s'agit de la matière massique ou rayonnante ( 4% sont des baryons, essentiellement les étoiles // 0,2% sont des leptons et bosons // 0,3% sont les photons du rayonnement du fonds diffus cosmologique(C.M.B) // 0,5% sont des photons qui ne sont pas dirigés vers nous -et dont l'origine ne nous est sans doute pas perceptible- // et enfin quelques autres photons & neutrinos...)

--< 1% correspond au potentiel de chaleur sous-tendue par la température du fonds diffus cosmologique en provenance du big bang (de quoi réchauffer de 2,72 degrés le volume de l'univers qui est de 8,1.1080 m3)

 

--2% correspondent à l'énergie cinétique que le milieu (le vide) a insufflé à toute la matière créée à ce jour, pour se déplacer aux diverses vitesses que l'on constate.

 

--(27%) correspondent à l'énergie d'éléments mal connus et mal mesurables, que l'on dénomme  matière noire. La recherche de la matière noire est l'une des grandes questions ''à la mode'' de la physique du XXI° siècle. On est sûr que cette matière-là existe bien, mais elle est absente de nos perceptions

En voici le détail :

..2% correspondent à des étoiles naines, des poussières, des corps non émetteurs d'ondes, d'autres corps sombres (on ne voit pas un tas de charbon froid sur un fond noir)

..-2% correspondent à de l'énergie d’éventuelles antiparticules supposées négatives (mais cela aggrave la différence !)

..1% est dû aux trous noirs, qui font disparaître certains supports visibles d'énergie (vraisemblablement en les retransformant plus tard, en d'autres supports mal théorisés)

..24% (soit 89 % de la matière noire) correspondent à ce qui est nommé la masse manquante.

Il faut rappeler ici que la masse réelle connue (baryonique) est une notion induite. Ce qui signifie qu'une masse unitaire (un baryon) est fabriquée (quand les fluctuations de la constante de gravitation sont favorables) par une autre entité inductrice, dite charge mésonique qui --elle--est la première arrivée dans la création du monde. Le baryon n'existe pas à l'état originel ou initial du Big bang, il est le fils de la charge mésonique (en termes de physique, on dit qu'il en est induit)

Et ce qu'on appelle la masse manquante, est en fait une masse incréée, encore en instance dans le giron de la charge mésonique.

Il n'y a donc pas, au sens littéral, de la masse manquante, mais un potentiel énergétique, sous-tendant de la masse en attente de création. Comme les charges mésoniques n'ont pas d'interactions visibles dans le monde induit dans lequel nous savons lmesurer des interactions, elles restent cachées dans le vide

La charge mésonique a pour dimension L3.T-2.A où l'on voit bien qu'il n'y a pas présence de masse (m). Mais la création de m s'en déduit, car elle est provoquée par une variation (fluctuation) locale de la constante cosmologique δKλ (surtout en sortie de trou blanc) entraîne en ce lieu une variation de la masse volumique de point zéro(δρ'), ce qui permet à une charge mésonique disponible Y*, de créer une masse, par développement d'un phénomène d'induction (à distance). On a en effet :

m = Y*.δρ' / c2.δKλ (m en kilos, Y* en m3-sr/s², ρ' en kg/ m3 , c en m/s et Kλ  en sr/m²)

 

..5correspondent à de l'énergie électrique qui --pour les mêmes raisons que pour les masses ci-dessus-- n'est pas encore créée.Il existe dans l'espace des entités-charges d'induction électrique P (dimension L3.M.T-3.I-1.A) qui n'ont pas encore induit de chargesélectriques, car les conditions de création des charges électriques ne sont pas encore réalisées (cette création interviendra quand l'inductivité prendra une valeur discursive)  Auparavant, elles sont cachées à nos perceptions, mais n'en sont pas moins détentrices potentiellement de parts d'énergie

La création d'une charge  Q (électrique) provient de  Q = (δKλ.δEo.V / δ²ζ')1/2

δKλ est la variation de la constante cosmologique, entraînant la variation-fluctuation de l'énergie de point zéro δEo(J)  et cela cause aussi la disruption du facteur de milieu (l'inductivité  δζ')

 

..10% correspondent à de l'énergie de couleur qui --pour les mêmes raisons que pour  les masses ci-dessus-- n'est pas encore créée.Il existe dans l'espace des entités-charges de dièdre fréquentiel (dimension L2.T-1.A) qui n'ont pas encore induit de couleurs (Q'), tant que le facteur de Yukawa n'a pas atteint une valeur disruptive. Elles n'en sont pas moins des grandeurs potentiellement énergétiques

qui seront les apports de couleur au moment opportun (rappelons que la couleur représente 98% de

l'énergie des nucléons, donc 98% de leur masse-les 2 derniers % étant constitués de masse baryonique, un peu de masse dans la charge électrique et un soupçon de masse de la saveur)

La création d'une couleur provient en effet de Q'= (δKλ.δEo.V / δ²Y)1/2

V est le volume de la zone impliquée, Y  est le facteur de Yukawa(9,32.10-27 m-sr/kg)

 

..8% correspondent à de l'énergie de saveur qui --pour les mêmes raisons que pour les masses ci-dessus-- n'est pas encore créée.Il existe dans l'espace des entités-charges magnétiques d'induction c (dimens°  L2.M.T-2.I-1.A) qui n'ont pas encore induit de saveurs, mais qui n'en sont pas moins des grandeurs potentiellement énergétiques. Ces saveurs potentielles seront éventuellement créées (induites) quand le facteur de Yukawa deviendra disruptif.

On aura alors K = (δKλ.δEo.V / δ²μ]1/2

δKλ est la variation de la constante cosmologique, entraînant la variation-fluctuation de l'énergie de point zéro δEo et cela cause aussi la disruption du facteur de milieu (la perméabilité  μ)

 

..2% correspondent à de l'énergie de bouillonnement, correspondant à la permanente création-disparition des pseudo-particules (celles qu'on nomme virtuelles, formant le cortège des vraies particules). Elles sont  cées dans les zones de fluctuation de l'énergie spatiale de point zéro (dite fluctuation du vide quantique)

En considérant que cette zone formeun système, son énergie fluctue  de ΔE, pendant un temps Δt, et comme il y a incertitude entre E et t (d'après l’équation du quantum d'action h # ΔE.Δt)

ceci permet d'estimer le temps d'apparition-disparition de ces particules fugaces >>

c'est   t = h / 2m0.c²   h(J-s)= quantum d'action = constante de Planck = 6,62606876.10-34 J-s),

m0 (kg)= masse de la particule (~2,86.10-27 kg) et c(m/s)= const°d'Einstein (3 .108 m/s)

Ce temps est donc  t # 10-24 s.

C'est une valeur beaucoup trop faible pour qu'on puisse la constater par une mesure.

Certaines de ces particules virtuelles sont (très rarement) stabilisées = c'est un apportde l'énergie du vide. Et ceci explique que parfois, dans certaines interactions, les masses des résultants soient plus élevées que les masses des constituants.

 

..3% correspondent à l'énergie potentielle des facteurs de milieu, qui créeront des futurs bosons de jauge (photons, gluons, bosons de Higgs et gravitons) quand ils seront mandatés à induire des futures charges induites.

 

..il reste 38% de l'énergie de l'univers  qu'on nomme énergie noire proprement dite, parfaitement inconnue.

Pour l'expliquer, on évoque des particules spéciales,dites exotiques, ou Machos, ou Wimps, ou Axions, etc...

On évoque aussi des replis de l'espace, qui impliqueraient de l'énergie lovée en attente.........

Mais cela revient à expliquer l'inconnu avec de l'inconnu.

Toutefois l'énergie noire, de par son importance (38% du total de l'énergie universelle) représente un enjeu important de l'avenir de l'univers, car c'est vraisemblablement elle qui favorise l'augmentation du taux d'expansion   Et si ce dernier augmentait trop, il y aurait diminution de la cohésion de la matière, entraînant sa dislocation (pour une fin du monde nommée Big Rip)

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-mur de Planck et unités de Planck

Les questions sur le Big Bang (instant initial de notre univers) ont amené Max Planck à définir une limite (très proche du point zéro de la création) en-deçà de laquelle les lois de notre Physique actuelle n'étaient plus valables .

On nomme cette barrière mur de Planck, au-dessous duquel ne restent que des supputations

Les paramètres usuels du mur de Planck sont :

 -la longueur de Planck(lP) = distance en dessous de laquelle les effets quantiques gravitationnels du vide doivent être pris en compte (car ils perturbent la structure de l’espace-temps) : l= [h.G / c3]1/2       

h= moment cinétique quantifié, dit "Dirac h", valant 1,054.10-34J-s/rad

G = constante de gravitation (8,385.10-10m3-sr/kg-s² )

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .108m/s)

La valeur de lP est  l= 1,616.10-35 m.

-l'énergie de Planck

Énergie nécessaire pour investiguer aux distances de l’ordre de la longueur de Planck (soit 1,616.10-35 mètre) Elle est de l'ordre de 1027 eV (soit 4.1019 Joules)

-temps de Planck

Temps nécessaire pour que la lumière franchisse la longueur de Planck (ci-dessus)

t= (G.h / c5)1/2

avec G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation (8,385.10-10 m3-sr/kg-s²)

c(m/s)= constante d'Einstein(2,99792458 .108 m/s)

h = moment cinétique quantifié, dit "Dirac h", valant 1,054.10-34 J-s/rad

La valeur du temps de Planck  tP est 5,39056.10-44 seconde

Au temps de Planck, l'univers était dans un état de la plus haute symétrie

-température de Planck

C'est T = 1,415.1032 K ,calculée à partir de   T= mP.c² / k (où k est la constante de Boltzmann)

-masse de Planck (mP) est égale à (c.h / 2G)1/2 

soit  2,177.10-8 kg (ou 1,221.1019 Gev/c²)

-FLUX de Planck  c'est le FLUX d'excitation gravitationnel, applicable pour le cas de la masse de Planck

L*= m/ Ω  = la masse de Planck ramenée à l'angle solide (qui vaut ici 12,56 sr)

-autres unités de Planck

A partir des grandeurs de Planck définies ci-dessus, on peut calculer d'autres paramètres de Planck, par application des formules usuelles de la Physique (comme la pression, l'impédance, la masse volumique et tout ce qu'on voudra....)

Mais l'intérêt de leur utilisation est mineur, car il n'est pas très utile de savoir ce que signifient les valeurs de grandeurs à ces mesures extrêmes, surtout que le facteur d'échelle, très évolutif et très inconnu à ces moments-là, perturbe totalement la notion même de mesure

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-paramètre de Hubble

Le paramètre de Hubble (dit aussi coefficient de Hubble) est différent de la constante de Hubble (voir celle-ci au chapître Expansion).

Le paramètre exprime l’inverse du temps d’expansion de l’univers

Il découle du constat fait sur les astres situés aux confins de l’univers, que ceux-ci s’éloignent identiquement l’un de l’autre à une vitesse ne dépendant pas de leur éloignement mutuel

Equation aux dimensions structurelles (fréquence) T-1       Symbole H0        

Unité S.I.+ : s-1 (et l'unité d’usage, le km/s-Mpc qui vaut # 3,24.10-20 s-1)

 

VALEURS du PARAMÈTRE de HUBBLE

H= 100K/ to    avec Ho(s-1) = paramètre de Hubble

KH (nombre)= constante de Hubble et to(s)= temps unitaire (1 seconde)

-d'où on tire, en unités logiques du système S.I.+ :

valeur actuelle de H0 = 2,18.10-18 (+/- 7%) s-1

-et en unités d’un système bâtard (dit "d’unités galactiques") :

H0 = 67 km/s-Mpc (le mégaparsec Mpc valant 3,085.1022 m)

 

La valeur donnée ci-dessus à Ho est celle de ce jour, mais elle a évidemment évolué en fonction du temps, à travers l'évolution du facteur d’échelle F’é

Le fait que tous les astres (dont galaxies) s'éloignent les uns des autres à la même vitesse prouve que le Big Bang ne fut pas une explosion depuis un point (sinon les vitesses d'éloignement seraient toutes identiques envers ce point et non pas les unes envers les autres, comme on le constate)

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-rayonnement fossile

La température moyenne actuelle de l'univers est de  2,727(+ ou - 0,002)° K 

C'est donc la température résiduelle de ce qui a été émis à l'origine du Big bang, considéré comme un corps noir émetteur d'un rayonnement extrêmement puissant >> la température était de 10 milliards de K au démarrage du Big bang , puis 3000 degrés à l’origine de création de la matière (peu de temps après), puis a continué à descendre.

On la dénomme:

-en français: F.D.C (fonds diffus cosmologique)-

-en anglais : C.B.R (cosmic background radiation)-

-en américain : C.M.B (cosmic microwave background)

Exprimée (en théorie) en unités d’énergie, cette température résiduelle vaut 2,35.10-4eV

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-temps en cosmologie

UNITES UTILISEES pour la MESURE du TEMPS SIDERAL

1 éon (ou gigaannée) (ou 1 milliard d’années) ou 1 Gigayear(Gyr) en anglais vaut 3,155.1016 s

1 année (sidérale) vaut 3,15581498.107 s



TEMPS aux DÉBUTS de l'UNIVERS   

On suppute que la chronologie des premiers temps qui suivirent le Big Bang est la suivante :

Temps de Planck  tP (5,39056.10-44 seconde) >> apparition des forces forte, faible et électromagnétique qui se séparent de la gravitation originelle

C'est le temps nécessaire pour que la lumière franchisse llongueur de Planck

(qui est = 1,61605.10-35 m)  car  tP = (G.h / c5)1/2

avec G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation (8,385.10-10 m3-sr/kg-s²)

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .10m/s)

h  = Dirac h ou "constante de Planck réduite", valant 1,054.10-34 J-s/rad

Temps de l'inflation (# 10-35 seconde) >> apparition de la brisure de symétrie faible et électromagnétique

Temps de l'apparition des quarks et gluons (#.10-11 seconde)

Temps de l'apparition des leptons et hadrons (# 10-6 seconde)

Temps de la nucléosynthèse (1 seconde)

Temps de la prédominance des photons (200 secondes)

Temps de la séparation (découplage) entre les baryons (la matière) et le rayonnement (les photons) # (1013 secondes soit 380.000 ans) apparition des étoiles (et galaxies)


TEMPS ZERO

au-dessous du temps de Planck (5,39056.10-44 seconde) il n' y a plus aucune validité des lois que nous utilisons

Mais les théoriciens tiennent à échafauder des équations -en général invérifiables et inutilisables- qui prétendent remonter jusqu'au temps zéro (et même avant) C'est souvent nommé "cosmologie quantique"

-alors notre univers est censé répondre à une équation de Wheeler-de Witt (genre Schrödinger) dont les termes évitent de présenter des dérivations par rapport au temps

-ou bien l'univers a des coordonnées fluctuantes (floues) et le passage au temps zéro n'est qu'un passage (vibration) depuis une zone antérieure (crunch) à une zone postérieure (big bang)

-ou bien notre univers n'est qu'un élément (une bulle) inclus dans un super-univers etc...    

 

AGE de l'UNIVERS (t)

On peut déduire l’âge de l’univers (tU) à partir du paramètre de Hubble H 

En effet  tU = 1 / H0    donc comme H 0 = 2,3.10-18(+/- 5%) s-1 >>>

tU # 4,36.1017 secondes    soit # 13,8 milliards d'années

(ou 13,8 Gigaannées ou 13,8 Gyr)(+/- 5%)

Ce temps est constitué des éléments successifs suivants :

- tle temps de l’expansion de l’Univers soit sensiblement 10 milliards d’années (temps de Hubble)

- tle temps nécessaire pour que les étoiles aient eu la possibilité de se former, soit moins de 1 milliard d’années

- tla correction de temps liée à la variation du débit-masse de l’univers, soit environ encore 1 milliard d’années

- tla correction de temps liée à une éventuelle variation de la constante cosmologique --(soit environ 2 milliards d’années--)

Le total tU = t1+ t2+ t3+ t4 donne l'âge total de l'univers, soit environ 14 milliards d’années

Toutefois comme Ha varié au cours du vieillissement de l'univers, ce tu est assez douteux

On estime que les variations de Hpourraient osciller entre 1 (la forme actuelle)--ou 2/3 (la forme de l'univers s'il n'était rempli que de matière)--ou 1/2 (pour un univers où il n'y aurait que des radiations) et 1/3 (pour un univers qui n'aurait que de la matière noire (c'est à dire de la matière non mesurable actuellement, genre charge mésonique, ou Wimp ou exotique)

Comme l'évolution de notre univers fut un composite de ces 4 cas et qu'on ignore tout des temps d'application de chacun de ces cas, la valeur moyenne de Hreste très incertaine et de taussi



TEMPS et FIN de l'UNIVERS

La question de la fin des temps est plus philosophique que scientifique

On peut seulement faire des évaluations sur les transformations possibles des structures de l'univers (et à chaque fois, c'est estimé en quelques dizaines de milliards d'années) 

-ou bien il passe en rétraction jusqu'à l'extrême (big crunch) 

-ou bien il passe en expansion jusqu'à l'extrême (big rip)

-ou bien il se vide jusqu'à l'extrême (photons seuls ou énergie noire seule)

-ou bien il change de nature (un univers bis ?) 

 

TEMPS de KÉPLER

Le carré du temps de révolution de chaque planète solaire est proportionnel au cube des demi-grands axes de son ellipse-orbite, ce qui se traduit en formule par

t² / l3 (qui est 1 / G’)= constante

G' étant le FLUX d’induction gravitationnel diffusé par le soleil

La loi de Newton appliquée au couple soleil-planète est

F = (ms.mp).G Ω.l²

Par ailleurs F = mp.γ = mp.l / t²  d'où  t² / l3 Ω G.ms = 1 / G'

où F(N)= force d’attraction gravitationnelle entre soleil et planète

l(m)= distance moyenne de la planète au soleil

ms et mp(kg)= masses du soleil et de la planète

G’(m3/s²)= FLUX d'induction gravitationnel

G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²]

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’exerce l’attraction(en général l’espace entier, soit 4∏ sr pour un système d’unités qui a comme unité d’angle le stéradian)

t(s) = temps de Képler (dit "période" de révolution)

En unités S.I.+, la 3° loi de Kepler s’écrit

l/ t= 1,989.1028 x 6,673.10-11 / 4  soit # 1017(m/s)

Avec d'autres unités : si l est mesurée en unités astronomiques ("distance terre-soleil") et t (temps de révolution) mesuré en années terrestres, la loi devient    l3 / t2 = 1

 

 

TEMPS de LYAPOUNOV

Les planètes ont des trajectoires instables, dues aux variations chaotiques de certaines conditions initiales.

Le temps de Lyapounov est le temps au bout duquel la distance entre 2 trajectoires phasées passe de 1 à 2,7

 

Pour les planètes du système solaire, on estime ce temps entre 10 ans (pour Mercure, la plus proche du soleil) et 10ans (pour Neptune, la plus lointaine)

 



 



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-trous dans l'univers

TROU NOIR

En certaines zones de l'espace, existent des lieux où les masses (photons inclus) s'agglutinent et disparaissent, après avoir présenté un phénomène de vortex irréversible : ce sont les trous noirs, zones de destructuration locale de l'espace, pouvant affecter n'importe quel volume (micro ou macro-physique)

Les géodésiques s'y engouffrent et on nomme cette zone-limite "horizon du trou noir"

La distance maximale pour l'aspiration d'un objet par un trou noir est de 6.1010 mètres

-un trou noir astral est celui qui prend naissance avec la destruction d'un astre et est défini par >>>

La longueur de Schwarzschild  lqui est le rayon critique d’un astre au-dessous de la valeur duquel il devient trou noir   l= 2m./ c².Ω

où lS(m)= rayon critique de l’astre

m(kg)= masse de l’astre

G(m3-sr/kg-s²)= constante de gravitation(8,835.10-10 unité S.I.+ )

Ω(sr)= angle solide de l’espace ambiant (4sr si cela concerne tout l’espace et si l’on utilise un système où le stéradian est unité d'angle)

Exemple : rayon d’un trou noir de masse équivalente au soleil (la vitesse de libération, ou vitesse critique, étant alors égale à c)

l= G.m/ Ω.c²   G= 8,385.10-10m3-sr/kg-s² , ms(solaire) = 1,989.1030kg

Ω(sr) = 4sr et c # 3.108m/s >>> d’où l= 1,5.103 m (de l'ordre du kilomètre)

-le trou noir au centre de notre Galaxie est 4.106 fois plus important que celui de l’exemple ci-dessus

-les plus gros trous noirs ont un rayon de # 1010 m pour une masse de 106 soleils (soit 2.1030 kg)

Température d'un trou noir (équation du rayonnement de Hawking)

On estime qu'un certain rayonnement thermique reste émis par les particules lors de leur absorption ultime dans un trou noir.La température de ce rayonnement est dite

température de Hawking et vaut  T = 2 Ω.h.c3 / k.G.m  

avec T(K)= température d'un trou noir de masse m(kg)

Ω(sr)= angle solide (en général 4 pi  sr)

h = constante de Planck, k = constante de Boltzmann et G = constante de gravitation

Comme T est inversement proportionnel à la masse du trou,, la température est plus faible pour les gros trous.

Rayon gravitationnel

On définit ce rayon (lG) comme celui de la sphère d'un ensemble astral se trouvant dans la situation suivante : son énergie relativiste est devenue égale à l'énergie de liaison gravitationnelle de ses éléments. Donc  m.c² = m².G / lG   ce qui donne lG = m.G / c²

On a en pratique  lG = 1500 (m / mS) où mS est la masse solaire

Le rayon gravitationnel est différent du rayon de Schwarzschild

Rôle de la densité

Pour qu'un trou noir se forme, il suffit que la masse volumique de la matière ambiante atteigne la valeur de

ρ = 7.(4p)3.c6.S3 / m².G 

Entropie d'un trou noir

S = k.S.c3 / h.G    avec k (J/K)= constante de Boltzmann, S(m²)= aire du trou, c (m/s)= constante d'Einstein, h = constante réduite, G= constante de gravitation

 

-voir valeurs de ces diverses constantes dans tableau en exergue-

 

-un blazar est un astre qui contient un trou noir hypermassif, expédiant souvent des jets de plasma à vitesse proche de (c) dont la polarisation provient du fort champ électrique qui règne en cet endroit, sous forme spiralée

Pour une étoile en fin de vie, un trou noir est dit stellaire

-un trou noir non astral

Un trou noir peut théoriquement apparaître dans un volume très petit (y compris dans certaines expériences terrestres humaines)

Si le trou noir se manifestait pour une boule d’acier de 1 tonne: lS (son diamètre) serait de 10-24 m

Dans un trou noir, la constante de couplage de gravitation est plus élevée qu'ailleurs.

 

TROU BLANC

C'est l'opposé du trou noir, c'est à dire une zone où il y a création de matière.

 

TROU de VER

On suppose qu'un trou blanc est relié au trou noir par une espèce de tunnel incertain nommé trou de ver

Dans cette zone, s'effectue la transformation entre la forme "masse " que l'on connaît à l'entrée du trou noir  >>> vers la forme "charge mésonique"(Y*) elle-même non percepible à nos moyens d'examen, et qui se forme dans le trou de ver.

(Y*) sera créatrice de masse, à la sortie (qui est un trou blanc), quand la valeur de la constante cosmologique va le le permettre

Le trou de ver est un laboratoire entre la disparition de matière coté noir) et la création d'entité inductrice de matière (côté blanc)

L'équation énergétique du trou blanc est alors :

Y* = Kλ.V.E / m

où Y*(m3-sr/s²) = charge mésonique

Kλ (sr/m²) = constante cosmologique

m(kg)= masse disparue dans le trou noir en amont

E(J)= énergie du vide

V(m3) le volume du trou concerné

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