C4.ÉVOLUTION de l'UNIVERS

-âge de l'univers

La théorie du Big bang, désormais globalement admise par la communauté scientifique, suppose que l’espace et le temps sont nés plus ou moins au même moment, il y a 13,7 milliards d’années (+/- 5%) L’âge de l'UNIVERS (tU) est calculé à partir de la constante de Hubble H qui exprime elle-même l’expression de l’expansion et qui vaut de nos jours (à +/- 5% près) H= 2,32.10-18 seconde-1

Comme c’est une fréquence, on en déduit que l’âge de l’univers est l’inverse, soit

tU = 1 / H# 4,31.1017 secondes    soit # 13,7 Gigaannées ou 13,7 Gyr (+/- 5%)

 

Cette valeur exprime donc la date du big bang et serait découpable en plusieurs tranches, d’importances fort variables :

- tavant le temps de Planck (< 10-35 s)

- tla durée de la recombinaison (380.000 ans) pendant lequel il y a découplage entre la matière et le rayonnement. C’est le moment de la stabilisation de ladite matière (apparition des étoiles et galaxies)

A la fin de cette période se stabilisera le rayonnement FDC, encore lisible aujourd’hui.

- tla durée pendant lequel les facteurs de milieu de l’univers ont atteint des valeurs disruptives ayant permis la création des hypercharges, soit environ 1 milliard d’années

- tla durée de la variation de la constante cosmologique, soit environ 2 milliards d’années

- tle temps de Hubble, durée pendant laquelle s’exprima une moindre expansion (environ 10 milliards d’années)

 

Nota : comme H0 a varié au cours du vieillissement de l'univers, les valeurs ci-dessus sont assez douteuses. On suppute en effet que les variations de Ho ont pu osciller entre les prépondérances constitutives ci-après :

-- Ha pu être proche de 1 (la forme actuelle)

-- Ha pu être proche de 2/3 (si l'univers n'était par moments rempli que de matière)

-- Ha pu être proche de 1/2 (si l’univers n’était, par moments, que rempli de radiations)

-- Ha pu être proche de 1/3 (quand l’univers n’était que plein de 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 au cours des temps reste très incertaine et celle de tU aussi

Mais à la limite, la connaissance de l’âge de l’univers ne présente aucun intérêt !

   Copyright Formules-physique ©

-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 excessif 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 constituée

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

 

   Copyright Formules-physique ©

-constante de Hubble

Le Big bang est défini comme le départ d'une expansion (et non pas une explosion) de l'espace-temps.Cela signifie que dès la création, chaque coordonnée d'un point quelconque de l'espace s'est étirée soudain d'une certaine valeur (ainsi que le ferait un ballon de baudruche en phase de gonflement) Puis, à partir de chaque nouveau point ainsi étiré, un nouvel étirement s'est à nouveau produit pour chaque coordonnée et encore et encore, répétitivement en chaque point ainsi nouvellement obtenu, dans les 3 dimensions. Il n'y a pas de centre à ce phénomène, c'est une expansion permanente entre deux points nouveaux

Donc l’unité mesurant les longueurs s'est pareillement étirée à chaque instant (le mètre-étalon de l'origine du monde était nettement plus petit que celui de l'instant suivant) 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, était évolutive

On suppose que le temps a subi également cette expansion, mais sans doute pas à la même cadence, ni à la même échelle que celle des longueurs

 

-le facteur d'échelle cosmique -- symbolisé F’é --

exprime la vitesse de manifestation de l’expansion, sous la forme d’une variation de l'unité des longueurs (dlu) par rapport à la variation de l’unité du temps (dt) C’est donc F’é= dlu / dt

Il peut toutefois y avoir eu, pendant de courtes durées, le phénomène inverse (dit  rétractation)

 

-le taux d'expansion -- symbolisée hex--

représente la variation comparative du facteur d'échelle F’é au cours d'une certaine période, soit  hex DF'é/ dt) c’est à dire l’accélération d’expansion)

Ce taux est actuellement proche de 1

1.son évolution est quasiment impossible à affirmer, puisqu'on n'a aucun repère ni comparatif, pour en proposer ni l’étalonnement ni l’évolution. On suppose toutefois que sa valeur a rapidement augmenté pendant une courte durée (entre 10-35 s. et entre 10-32 s. après le Big Bang, cette période étant dite inflation.

Cette augmentation fut sans doute exponentielle et isotropique (les estimations de valeur du facteur d'échelle sont proposées autour de 1093 -période pendant laquelle la température était sans doute # 1027 K-

Puis le taux d’expansion aurait diminué exponentiellement jusqu'à 1020, pour tendre lentement et asymptotiquement, vers 100 la valeur actuelle

Les coordonnées fluctuantes pendant l’inflation sont dites coordonnées comobiles

L'énergie nécessaire pour provoquer et maintenir cette inflation pendant cette courte période inflationnaire est dite inflaton 

 

2.quand le taux d’expansion est > 1, on est dans une PHASE d’expansion.

S’il est = 1, on est dans une PHASE de stagnation (ou de stabilité)

Et s’il est < 1, on est dans une PHASE de rétractation.

En fait, il n'existe aucun moyen de savoir quelle est la valeur précise des facteurs d'échelles et on peut donc échafauder n'importe quelle hypothèse sur ses correspondances et ses variations dans le passé ou l'avenir du monde !

On suppute toutefois que l'expansion s'accélère d'autant plus qu'il y a davantage de matière dans l'univers (comme le souligne l'équation de R.W. et comme le laisse aussi penser la valeur de la constante de Hubble, à voir ci-après)

Certains prétendent cependant que sa vitesse d'évolution est anisotrope, ce qui ne facilite pas les visions de l'avenir du monde !

 

3.Une piste d'évaluation du facteur d'échelle est celle de l'étude du REDSHIFT

-rappel du phénomène Doppler

Posons que λest la longueur d'onde réelle d'une source émettrice de lumière (une étoile par exemple) et λo la longueur d'onde de ce même rayonnement perçue par l’observateur terrestre. Si vet vsont respectivement la vitesse de la source et celle de la phase (célérité) de l'onde lumineuse :

λ/ λs= (1 - v/ vc) donc quand vaugmente, on constate un décalage vers les plus petites λ (rouge) de la source--le rapport (λ/ λs) est nommé "redshift" ou ‘’décalage vers le rouge’’--

En généralisant cette notion de redshift, on peut se permettre de l’appliquer au taux d'expansion et on le nomme  décalage spectral (hex DF'éa / dt) où F'éa est le facteur d'échelle actuel 

 

4.La valeur du taux d'expansion hex actuel est mesurable à travers la vitesse d’éloignement (constatée de nos jours) entre 2 astres quelconques. On l’exprime sous le symbole het on lui accorde la valeur = 0,72 quand on utilise un système d'unités  assez bizzare (dit système galactique) dans lequel l'unité de longueur est le mégaparsec (Mpc) valant 3,085.1022 mètres et l’unité de fréquence est le km par seconde et par mégaparsec.

En fait on mesure hà travers une notion très voisine, dite constante de Hubble Hdéfinie telle que H0h0 x 100 s-1,et qui a comme valeur = 72

Quand on redresse ces unités barbares pour revenir en unités du système usuel (S.I.+) il apparaît que (sous précision de l’ordre de 3%):

h0= 0,72 /(3,085.1019) = 2,32.10-20 (un nombre)

Et H(qui vaut h0 x 100 seconde-1) =2,32.10-18 s-1 (unité S.I.+)

 

CONSIDERATIONS

1.valeurs

la valeur théorique de H0 est tirée de la loi de Newton, sous H0² = 2r./ 3W

avec rc = masse volumique critique (1,2.10-25 kg/m³), la const° de gravitation (8,385.10-10 m3-sr/kg-s²) et W l’angle solide (12,56 sr) On en tirH0 = 2,32.10-18 s-1 (unité S.I.+)

La récession des astres (dont les galaxie)est leur vitesse d’éloignement réciproque

ce qui s’exprime également par dH0 / dt + H0² = d²l / l.dt²

où t est le temps, (l) la distance et d²l / dt² l'accélération

 

La relation entre H(la constante de Hubble) et h0 (le paramètre de Hubble) est donnée par définition, sous la forme: H= (100 h0) seconde-1 

Comme H0= 2,32.10-18 s-1 (à 3 % près)  h0 vaut 2,32.10-20 (adimensionnel)

 

2.on définit la distance de Hubble (lH) comme la distance de l’étoile visible la plus ancienne, car située au maximum perceptible d'où l'on sait recevoir une lumière (on dit aussi que c'est l'horizon des évènements ou l'horizon universel)

C'est par définition >>>  l= c / H0  soit # 1,3.1026 mètres

Mais la notion (c / H0) présente une faille de raisonnement, car elle suppose que Hait toujours un sens quand la vitesse des galaxies atteint la vitesse de la lumière !

Or, que vaut une galaxie quand on la toise à vitesse infinie ?....On suppose donc qu'il faut alors mettre un coefficient correcteur (majorant H0 de 20 %) ce qui porte la valeur du rayon de l'univers à 1,6.1026 mètres

...Nota : comme par ailleurs l’univers s’est expandu pendant que la lumière des origines nous parvenait, on estime --en supposant une variation raisonnable (sic) de l’expansion-- que l’univers serait en fait 50 fois plus volumineux que ci-dessus (donc volume = 8,4.1080 m3)

3.âge de l’univers

l’inverse de Hreprésentl'âge de l'univers d’où >>

t= 1 / H= 4,3.1017 secondes   soit # 13,8 milliards d'années

   Copyright Formules-physique ©

-création de matière

Dans certaines zones de l’espace, l'énergie du vide fluctue en divers points, autour d'une valeur moyenne dite "élémentaire de point zéro" (valant 3,5.10-10 Joule) Quand les fluctuations sont faibles, il y a création de particules fugaces (dites aussi virtuelles), qui apparaissent sous forme de (particule & antiparticule) mais qui ne se stabilisent pas (elles s’annihilent dès qu’elles sont nées)

Si l’énergie de cette zone (constituant un système) fluctue de ΔE, pendant un temps Δt, il y a incertitude selon l’équation du quantum (Heisenberg) >>>

h # ΔE.Δt

On peut donc calculer le temps d'apparition-disparition de ces particules fugaces >>

c'est  Dt = h / 2m0.c²

h(J-s)= action (= constante de Planck = 6,62606876.10-34 J-s), m0 (kg)= masse de la particule (˜ 3.10-27 kg),

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

Ce temps est donc Dt # 10-24 s.

 

Mais si la fluctuation de l’énergie du milieu universel est un peu plus importante (par rapport à celle du point zéro), il y a création de matière stable, grâce à une charge mésonique unitaire créée dans cette zone.

La masse créée répond à la relation  m = Y* / G  où m(kg)= masse, G est la constante de gravitation [8,385.10-10 m3-sr/kg-s²] et Y* est la charge mésonique = 2,4.10-36 m3-sr/s²)

Cette masse créée est donc égale à

2,4.10-36 / 8,385.10-10 = 2,86.10-27 kg ) ce qui est la masse moyenne  d'une particule élémentaire baryonique.

L'énergie élémentaire de point zéro (Ep0), base à partir de laquelle il y a création d'une masse, permet donc à cette masse de devenir pérenne, dès lors que la valeur des fluctuations est grande. Les fluctuations locales en question proviennent de la disruption de la constante cosmologique dans cette région du vide (c'est par exemple une zone dite trou blanc)

La constante cosmologique est en disruption en même temps que la constante de gravitation car KL = G.r' / c²

-----------------------------------------------------------------------

La masse n'est pas une grandeur initiale (elle n'est pas présente à la création du monde) >>> c'est une grandeur induite, c'est à dire engendrée par une autre grandeur, elle-même inductrice, et présente dès la création du monde, c'est l'entité basique, dite charge mésonique

Les masses continuent d'être créées de nos jours et continueront de l'être, dans l'avenir

Lors de la création, on a >>>

m = Y*.dρ' / c2.dKL      

m = KL.V.E0 / Y*

m = Y* / G 

avec m(kg)= masse créée

d = symbole différentiel

KL(sr/m²) = constante cosmologique (= 2,2.10-51 unité S.I.+)

E0(J)= énergie du vide

V(m3) le volume concerné par la création

Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique  présente et disponible dans le vide

(une charge mésonique unitaire vaut # 2,4.10-36 m3-sr/s²)

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

ρ'(kg/m³) est la masse volumique  de cette partie despace (en moyenne = 10-26 J/m3)

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

 

Nota 1: les particules primaires (sinon élémentaires) peuvent cependant provenir d'un choc entre 2 particules ultra-élémentaires :

Par exemple le choc de 2 photons de fréquence supérieure à 102Hz crée une énergie E = 2h.ν  soit # 10-13Joule  (h valant 6,6.10-34 J-s) , ce qui correspond à une particule de 10-30 kg (la pointure d'un électron)

 

Nota 2: parallèlement, si le champ d’induction électrique E de cette région du vide devient disruptif (c’est à dire atteint une limite maximale de 1,5.1018 V/m) il y a création d'une charge électrique Q, qui se fixe durablement sur une masse naissante (m) et on a soudain une particule chargée (et non plus neutre comme celle évoquée auparavant)

La charge Q est (comme la masse m) une entité induite (la charge ''mère'' inductrice en électricité étant l'entité d'induction électrique (P) dont la dimension est L3.M.T-3.I-1.A)

On a  Q Y*.m / P   et  Q c².KL.V / ζ'.γ'  ainsi que   Q = / φ'

φ'(sr -1m-2)= fluence /// m(kg)= masse  ///  c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458.108 m/s) ///   G(m3-sr/kg-s²)= facteur de milieu dit "constante de gravitation" (valant 8,385.10-10 m3-sr/kg-s² ) /// P(V-m-sr)= entité d'induction électrique (qui est aussi = E / KL, c'est à dire le champ d'induction électrique (de disruption) divisé par la constante cosmologique) /// Q(C) = charge électrique créée /// Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique (inductrice dispo) /// γ' = rapport gyromagnétique /// V(m3)= volume concerné /// KL= constante cosmologique /// ζ' = inductivité du vide (1,129409.1011 m-sr/F)

 

Nota 3 : les bosons de jauge, particules initiatrices du champ E, sont nommés photons

   Copyright Formules-physique ©

-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 calculé la vitesse d’éloignement d’un astre, on en tire sa distance

   Copyright Formules-physique ©

-déformation géométrique de l'espace

Des ondes gravitationnelles, similaires aux ondes électromagnétiques, existent et forment le champ gravitationnel (qui se révèle être légèrement variable selon les zones de l'espace depuis lesquelles il se fait ressentir)

Ce champ d'ondes gravitationnelles (d'origine massique) agit sur la courbure de notre espace, donc sur les coordonnées géométriques

La longueur d'onde de ce champ est de l'ordre de 1022 m

Le taux de déformation géométrique (des coordonnées)

est, par définition, le rapport Δl / l (c'est l'allongement, c'est à dire le rapport de l'élongation Δl par rapport à la longueur l)

Les valeurs de ce taux  sont de l’ordre de 10-18 à -23

 

 

 

 

   Copyright Formules-physique ©

-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)

   Copyright Formules-physique ©

-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 d'un point quelconque de l'espace s'est étirée soudain d'une certaine valeur (ainsi que le ferait un ballon de baudruche en phase de gonflement)

Puis, à partir de 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 pareillement étiré à chaque instant (le mètre-étalon de l'origine du monde était nettement plus petit que celui de l'instant suivant) 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, était évolutive)

 

 

DEFINITIONS

-le facteur d'échelle cosmique -- symbolisée F’é-- sans dimension

exprime la variation de l'unité des longueurs par rapport au temps (dlu / dt)

-l'expansion -- symbolisée hex --

représente l'évolution du facteur d'échelle, sous forme du rapport (adimensionnel) hex = F'ét / F'é0

où F’é0 est le facteur d'échelle juste après le Big bang (donc pris comme base unitaire) et F'ét le facteur d'échelle au temps t

Son nom actuel est paramètre de Hubble  -- symbolisée h  et adimensionnel- sa valeur est 2,32.10-18

 

-le taux d'expansion (symbolisé Kx) est la variation instantanée de l'expansion

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

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

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

En fait, il n'existe aucun moyen de savoir quelle est la valeur précise 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 que Kx est actuellement très légèrement croissant (l'expansion s'accélère d'autant plus qu'il y a plus de matière dans l'univers, comme le souligne l'équation de R.W. et comme le laisse aussi penser la valeur de la constante de Hubble ci-après)

Certains prétendent cependant que sa vitesse d'évolution est anisotrope, ce qui ne facilite pas les visions de l'avenir du monde !

 

-la constante de Hubble

-- symbolisée H0 –est dimensionnelle, sa dimension étant l'inverse d'un temps-

C'est une notion liée au paramètre de Hubble, mais plus facile à mesurer

On a pris -par convention- Hh/ 1 centième de seconde

D'où H0 = 2,32.10-18 s-1 en unités S.I.+ (ou = 72 en unités galactiques)

Comme le facteur d'échelle croît plus vite que H0 ne progresse, l'expansion croît (actuellement)

H= v / l   v est la vitesse des astres et l leur distance

 

-énergie d'expansion

Aux premiers instants du monde, une formidable énergie a été nécessaire pour créer (et entretenir) l'expansion et elle provient d'un stock de l'énergie potentielle de l'Univers, qu'on définit comme un champ scalaire d'énergie destinée à l'expansion (passée, présente ou future) et qu'on nomme quintessence. De nos jours, même si l'expansion a énormément faibli, il faut toujours que l'énergie de quintessence continue à y contribuer, pour l'entretenir.

Il apparaît plausible de prétendre que la quintessence participe à l'explication de la force d'inertie (cette arlésienne de la physique)

 

CONSIDERATIONS

1.La valeur du facteur d'échelle est quasiment impossible à chiffrer, puisqu'on n'a aucun repère ni comparatif du passé, pour en proposer un étalonnement.

On suppose toutefois que sa valeur (initialement énorme, au Big bang) a ensuite rapidement et énorméméent baissé pendant une courte phase dite inflation,  sans doute de façon exponentielle 

Les estimations de valeur du facteur d'échelle pendant cette période, sont proposées entre 1093 et 1027 jusqu'à être devenu asymptotiquement, proche de 1 (de nos jours).

Ceci signifie que pour assurer cette expansion, la puissance pompée dans l'énergie de l'univers fut énorme juste après le big bang (facteur 1093) puis diminua vite jusqu'à (un facteur 1027), puis diminua ensuite plus lentement jusqu'à (un facteur d'environ 101) Mais l'énergie totale dépensée pour tout cela (l'aire sous la courbe des puissances) ne représente cependant qu'un faible pourcentage (5%) de l'énergie totale universelle, dont la valeur est restée constante depuis le big bang (= 3,4.1071 Joules)

 

Une piste d'évaluation du facteur d'échelle est celle de l'étude du 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 longueurs et à leurs variations liées au facteur d'échelle

-rappel du phénomène Doppler

Posons que λest la longueur d'onde réelle d'une source émettrice de lumière (une étoile par exemple) et λo la longueur d'onde de ce même rayonnement  perçue par l’observateur terrestre. Si vet vsont respectivement la vitesse de la source et celle de la phase (célérité) de l'onde lumineuse :

λ/ λs= (1 - v/ vc) donc quand vaugmente, on constate un décalage vers les plus petites λ (rouge) de la source--le rapport (λ/ λs) est nommé "redshift"--

En généralisant la notion de redshift, on peut supposer qu'elle soit applicable au rapport (hex = F'ét / F'é0) où F'ét  est le facteur d'échelle actuel et F'é0 celui de l'origine du monde

 

Certains évoquent parallèlement que le temps a pu subir une expansion du même genre -depuis le big bang- mais avec un facteur d'échelle différent de celui affectant les longueurs.Mais on tombe alors dans une incertitude complète

 

Le taux actuel de h(le paramètre de Hubble) est 2,32.10-20 unités S.I.+ (mais on le trouve souvent estimé à 0,72, ce qui provient de l'utilisation d'un système d'unités aberrant où l'unité de longueur est le mégaparsec -Mpc- valant 3,085.1022 mètres et l'unité de fréquence est le kilomètre/s et par mégaparsec, soit 3,24.10-20 s-1)

2.La valeur de la constante de Hubble(H0)

Cette constante exprime la récession des galaxies (c.à.d. leur permanent éloignement réciproque, sans référence à un centre commun)

Hh/ 1 centième de seconde

d’où la valeur relevée actuellement >> H0(s-1)= 2,32.10-18 unités S.I.+

Nota : la valeur de Hest exprimée usuellement  avec des unités dites "galactiques" –comme déjà évoquées ci-dessus, pour lesquelles H0 (la constante de Hubble) vaut 72 (ce qui correspond à 2,32.10-18 s-1unités S.I.+)

  

INFERENCES

On définit la distance de Hubble (lH) = distance d'où l'on sait recevoir la lumière de l’étoile visible la plus ancienne, car située au maximum perceptible(on dit aussi que c'est l'horizon des évènements ou l'horizon universel)

C'est par définition >>> l= c / H0  soit # 1,3.1026 mètres

Toutefois la notion (c / H0) présente une faille de raisonnement, car elle suppose que Hait toujours un sens quand la vitesse des galaxies atteint la vitesse de la lumière ! Or, comment s'éloigneraient les galaxies dans ces extrêmes ?

On suppose donc qu'il faut mettre un coefficient correcteur (multiplicateur) de 1,2  afin d'apporter un opportun correctif portant ainsi la valeur du rayon de l'univers à 1,6.1026 mètres

Nota : comme par ailleurs l’univers s’est expandu pendant que la lumière des origines nous parvenait, on estime --en supposant une variation raisonnable (sic) de l’expansion-- que l’univers serait en fait 3,6 fois plus étendu que ci-dessus (soit un 5,8.1026 m ou 6.1010 années-lumière)

   Copyright Formules-physique ©

-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 n'est pas vide et possède au contraire des caractéristiques bien concrètes.

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

Ce ''milieu universel'' 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 s'il n'y avait pas d'éther, comment expliquer les paradoxes suivants :

-l'évolution des ondes se ferait sans support (comme des trains roulant sans rails....)

-l'énergie résiduelle venant du fond des temps (dite CMB ou FDC) ne serait incluse dans rien, puisqu'il n'y aurait  aucun support matériel pour qu'elle s'exprime ?

-le potentiel énergétique de l'univers (dite énergie noire, voir § ci-après) ne baignerait dans rien, puisqu'aucune trame de stockage ne lui est proposée (hormis celle des théoriciens modernes, qui essaient de ruser avec une délirante cinquième dimension, digne de la science-fiction)

 - 3-un potentiel énergétique, qu'on nomme souvent  ENERGIE du VIDE, qui permet d'expliquer combien est patente l'énergie qui a créé (passé) qui crée (moment présent)  et qui va créer (futur) 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 unitaire volumique est dite énergie de point zéro (Ep0)

L'énergie du milieu universel est évidente, 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 milieu universel (le vide)

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

--l'apparition de matière (notion induite) est l'évidente conséquence d'une déstructuration d'éléments issus du "milieu universel",  et cela implique que ce milieu soit énergétiquement structuré (principe d'iso-équilibre énergétique)

--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

 

Question: de quoi est constituée l'énergie du vide (énergie du milieu universel)?

C'est d'une part, ce qui est déjà créé, 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 4,5% du total d'énergie disponible dans ce vide

Le reste est :

--pour partie, de l'énergie potentielle (en attente de création de futures charges induites, de matière, d'électricité ou d'autres hypercharges) Cette énergie n'est pas perceptible par nos instruments de mesures, puisqu'elle n'a pas encore jailli sous les formes utilisables que nous savons mesurer

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

Voyons-en le détail:.

 

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

Calcul de l'énergie totale du milieu universel, à partir des caractéristiques connues de l'univers

L'énergie totale régnant dans le vide est   EU = KL.c4.V / G

EU(J)= énergie universelle (du vide) (= 3,5.1071 Joules )

KL = constante cosmologique (valeur standard = 2,2.10-51  sr/m²)

V(m3) = volume de l'univers visible (= 1,7.1079 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.+)

E= KL.c4.V/ =(2,2.10-51)(81.1032).(1,7.1079)/8,38.10-10 = 3,5.1071 J

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

= à (3,5.1071 J) /volume visible (1,7.1079 m3) soit  2.10-8 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 = 2p.h.c.S / 1500. l4

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

pF / S = 2p.h.c / 1500. l4

p (P) est l'énergie volumique, S(m²) est la surface des plaques, l(m) leur espacement et 1/870 est dite constante de Casimir

--avec application numérique, la formule ci-dessus devient >> F / S =  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 paragraphe précédent (2.10-8 J/m3)

 Le total de cette énergie d'univers  U  vaut donc (l'énergie volumique =  2.10-8 J/m3) x (le volume de l'univers visible = 1,7.1079 m3) soit donc  # 3,5.1071 Joules

La partie énergie de la matière perceptible (connue) n'entre là-dedans que pour 4,5% soit 1,53.1070 Joules

Et parallèlement, sa masse volumique (de la matière visible) n'est que de 4,5% de ρu

soit 10-2kg/m3  C'est à dire environ  une particule par mètre cube.....

On sait par ailleurs que cette énergie de la matière perceptible baryonique (1,53.1070 Jest égale à m.c² (formule d'Einstein), ce qui indique que la masse de l'univers est de (1,7.105kilogs)

 

 

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 = KL.c4.V / G

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

E= KL.c4.Vuo/ =(2,2.10-51)(81.1032).(1,7.1079)/8,38.10-10 = 3,5.1071 J

Or quand la constante cosmologique varie, l'énergie volumique du vide varie aussi, autour de sa valeur moyenne vue ci-dessus (= à  10-8 J/m3)

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

On a alors en effet :  m = Y* / G 

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

avec m(kg) = masse créée (~ 3.10-27 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)= constante d'Einstein (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 δKL(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.δKL (m en kilos, Y* en m3-sr/s², ρ' en kg/ m3 , c en m/s et Kλ  en sr/m²)

 

REPARTITION 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  3,5.1071 Joules,

On suppose qu'elle est pérenne et que sa valeur ne variera pas au cours des termps

Risquons-nous à en faire l’inventaire:

l'énergie globale du monde a servi dans le passé : à créer ce qui existe, puis dans le présent à entretenir  le mouvement de ce qui a été déjà créé et enfin dans l'avenir à créer de nouveaux élements et poursuivre et entretenir en mouvement tout ce qui est soit déjà connu, soit encore à venir

-- (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 δKL (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.δKL (m en kilos, Y* en m3-sr/s², ρ' en kg/ m3 , c en m/s et KL  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 = (δKL.δEo.V / δ²ζ')1/2

δKL 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'= (δKL.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 = (δKL.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 formun 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)

 

LES FLUCTUATIONS de CETTE ENERGIE du MILIEU (fluctuations du vide)

 

On peut dire que tous les composants de l’univers fluctuent (c’est à dire qu’ils oscillent autour d’une valeur moyenne) et chaque surpassement (au-delà) ou chaque diminution (en deçà) fait en général l’objet d’un phénomène nouveau.

 

-le temps oscille autour d’une valeur moyenne et il le fait d’autant plus que la masse qui s’y trouve est plus petite.

 

-l’énergie de point zéro (énergie minimale stockée dans un élément unitaire minimal de l'univers) fluctue autour de la valeur Up0 =3,5.10-10 Joule

 

c'est donc Epo = EU / nb = 3,5.1071/1081 = 3,5.10-10Joule 

 

Le volume unitaire impliqué fait fonction de mini-oscillateur harmonique, dont l'énergie (sorte de quantum fondamental, valant h.n / 2) est dénommée "énergie de point zéro" ou "énergie intrinsèque" 

 

Le dédoublement de certaines raies d'émission, est causé par les fluctuations d'énergie du vide (c'est l'effet Lamb)

 

Des fluctuations locales ont en outre lieu, car elles proviennent des irrégularités dans telle région du vide (par ex. en une zone dite trou blanc)

 

Les fluctuations de l’énergie de point zéro font apparaître des particules fugaces (dites virtuelles) créées sous forme de paires (électron-positron par exemple) ce qui les fait apparaître et disparaître en permanence 

 

Ceci se fait pendant un temps Δt, selon l'équation d'incertitude ΔE.ΔT # h (quantum) d’où il ressort que c’est pendant une durée # 10-24 s. 

 

-la fréquence de fluctuation du vide est donc d’environ nU # 1024 Hz

 

-la constante de gravitation G fluctue et cela enclenche la création d’une masse, à partir d’une charge mésonique qui, elle, est la première arrivée dans la création du monde.

 

-la constante cosmologique δKL fluctue, car elle dépend de G

 

en effet  K= G.r' /

 

Les particules réelles sont des particules virtuelles qui ont su (à l'occasion de la disruption de la constante de gravitation G) extirper leur masse du champ des charges mésoniques. Mais comme on ne sait pas agir sur la cause de ces stabilisations (aboutissant aux particules réelles), il nous est impossible de les solliciter artificiellement pour en tirer une énergie utilisable (on ne sait pas extraire volontairement l'énergie du milieu universel -on se contente de la constater-)

 

   Copyright Formules-physique ©

-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 en deçà de laquelle les lois de notre Physique actuelle n'étaient plus valables.

On nomme cette barrière mur de Planck, avant lequel ne figure que l’inconnu, avec des formulations qui restent à inventer

Les paramètres usuels du mur de Planck sont :

 

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

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

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

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

Le calcul de ldonne = 1,616.10-35 m.

 

-l'énergie de Planck

= énergie nécessaire pour investiguer aux distances de l’ordre de la longueur de Planck (soit à 1,6.10-35 mètre) L’énergie est E= (c5.h.W /G)1/2 

Numériquement, l’énergie de Planck vaut 5,5.108Joules (soit 1027 eV )

 

-le temps de Planck

est le temps nécessaire pour que la lumière franchisse la longueur de Planck (ci-dessus)

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

C’est   tP= lP / c ou 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 .10m/s)

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

La valeur du temps de Planck  test 5,4.10-44 seconde

 

-la température de Planck

est T = 1,4.1032 K  (calculée à partir de   T = mP.c² / k  où k = constante de Boltzmann)

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

soit  2,1767.10-8 kg ( 3.1019 GeV/c²)

 

-le FLUX de Planck  est le FLUX d'excitation gravitationnel, applicable pour le cas de la masse de Planck soit L*= m/ Ω 

C’est la masse de Planck ramenée à l'angle solide (qui vaut ici 12,56 sr) --

 

-d’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, la charge électrique et tout ce qu'on voudra....)

Mais l'intérêt de leur utilisation est purement théorique car, à ces moments extrêmes, on ne connaît pas du tout la valeur du facteur d'échelle, ce qui perturbe totalement la notion même de mesure

   Copyright Formules-physique ©

-paramètre de Hubble

Le Big bang est supposé être le départ d'une expansion (et non pas une explosion) de l'espace-temps.Cela signifie que chaque coordonnée d'un point quelconque de l'espace s'est étirée soudain d'une certaine valeur (ainsi que le ferait un ballon de baudruche en phase de gonflement)

Puis, à partir de 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 pareillement étiré à chaque instant (le mètre-étalon de l'origine du monde était nettement plus petit que celui de l'instant suivant) 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, était évolutive)

 -le facteur d'échelle cosmique -- symbolisée F’é--

exprime la variation de l'unité des longueurs par rapport au temps (dlu / dt)

-l'expansion (ou la rétractation) est le constat de la présence d'un facteur d'échelle

-le taux d'expansion -- symbolisée hex--

représente l'évolution du facteur d'échelle F’é au cours d'une certaine période hex = DF'é / F'é 

-le paramètre de Hubble

 

-- symbolisé h– et adimensionnel- il est proportionnel aux taux d’expansions volumiques

La valeur de hest donc donnée comme représentant le taux d'expansion à ce jour et vaut 2,32.10-20 S.I.+ (ou 0,72 si l'on utilise un système bâtard d'unités où intervient le mégaparsec)

Quand hex est > 0,72, on dit que l’univers est dans une PHASE d’expansion

Quand hex est = 0,72, l’univers est dans une PHASE de stagnation (ou stabilité)

On estime qu’on est actuellement dans une phase très légèrement croissante de l'expansion (elle s'accélère d'autant plus qu'il y a moins de densité de matière dans l'univers)

-la constante de Hubble

-- symbolisée H0 –et dimensionnelle, elle représente le rapport entre (la vitesse de fuite des étoiles les unes envers les autres)  et (leur distance réciproque). Sa dimension est donc l'inverse d'un temps.

Elle est liée au paramètre de Hubble ci-dessus (elle est + facile à mesurer)

C'est par convention H= (100 h0) seconde-1

Donc elle vaut en ce moment 72 s-1

CONSIDERATIONS

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

On suppose toutefois que sa valeur,dèjà initialement énorme (au Big bang) a rapidement augmenté pendant une courte phase (10-33 s.) dont la durée est nommée inflation. Cette augmentation fut exponentielle et isotropique (les estimations de valeur du facteur d'échelle pendant cette période, sont proposées autour de 1093) Puis il aurait diminué asymptotiquement et rapidement jusqu'à  jusqu'à 1020, pour être devenu à peu près unitaire, de nos jours

Une piste d'évaluation du facteur d'échelle est celle de l'étude du 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 longueurs et à leurs variations liées au facteur d'échelle

-rappel du phénomène Doppler

Posons que λest la longueur d'onde réelle d'une source émettrice de lumière (une étoile par exemple) et λo la longueur d'onde de ce même rayonnement perçue par l’observateur terrestre. Si vet vsont respectivement la vitesse de la source et celle de la phase (célérité) de l'onde lumineuse :

λ/ λs= (1 - v/ vc) donc quand vaugmente, on constate un décalage vers les plus petites λ (rouge) de la source--le rapport (λ/ λs) est nommé "redshift"--

En généralisant la notion de redshift, on peut supposer qu'elle soit applicable au taux d'expansion (hex = DF'ét / F'é) où F'ét est le facteur d'échelle actuel 

Certains évoquent parallèlement que le temps a pu subir une expansion du même genre -depuis le big bang- mais avec un facteur d'échelle différent de celui affectant les longueurs (mais on s'embrouille alors dans une incertitude complète)

 

2.La valeur du taux d'expansion hex = DF'é / F'é  est évolutive dans le temps puisque (F'ét) le facteur d'échelle du moment, est variable

Quand hex est < 0,72, l’univers est considéré dans une PHASE de rétractation.

En fait, il est difficile de chiffrer hex bien qu'on connaîsse la valeur de  h0 (le hex  de notre époque), en mesurant la vitesse avec laquelle les galaxies s’éloignent les unes des autres : on nomme cette valeur paramètre de Hubble (symbole h0 )

Sa valeur actuelle, mesurée (à 3 % près) est de 2,33.10-20 valeur S.I.+ 

En fait, on le trouve souvent exprimé avec une valeur de 0,72, ce qui provient de l'utilisation d'un système d'unités aberrant où l'unité de longueur est le mégaparsec (Mpc) valant 3,085.1019 kilomètres, ce qui fait que (2,33.10-20)x(3,085.1019) devient = à 0,72

 

3.Valeur de la constante de Hubble(H0)

H0 exprime la récession des galaxies (c.à.d. leur vitesse d’éloignement réciproque, sans référence à un quelconque centre commun)

Sa valeur théorique est dH0 / dt + H0² = d²l / l.dt²

où t est le temps (l) la distance et d²l / dt² l'accélération

H= (100h0) seconde-1 ce qui donne (en application numérique découlant de la valeur de h0  citée ci-avant) >> H0= 2,32.10-18 s-1 (unité S.I.+)

Nota : bien sûr, quand on exprime la valeur de Havec des unités dites "galactiques" –où l’unité de fréquence est le km par seconde et par mégaparsec (valant 3,24.10-20 s-1 et la longueur étant exprimée en km)-- on trouve que H0(la constante de Hubble) vaut 72 (donc avec ces autres unités)

 

INFERENCES

...On définit la distance de Hubble (lH) comme la distance de l’étoile visible la plus ancienne, car située au maximum perceptible d'où l'on sait recevoir une lumière (on dit aussi que c'est l'horizon des évènements ou l'horizon universel)

C'est par définition >>> l= c / H soit # 1,3.1026 mètres

Mais la notion (c / H0) présente une faille de raisonnement, car elle suppose que Hait toujours un sens quand la vitesse des galaxies atteint la vitesse de la lumière !

Or, que vaut une formule quand on la manipule à l'infini ?....On suppose donc qu'il faut mettre un coefficient correcteur (multiplicateur) de 1,2 ce qui corrige la valeur du rayon de l'univers à 1,6.1026 mètres

...Nota : comme par ailleurs l’univers s’est expandu pendant que la lumière des origines nous parvenait, on estime --en supposant une variation raisonnable (sic) de l’expansion-- que l’univers serait en fait 50 fois plus volumineux que ci-dessus (donc rayon = 5,85.1028 m)

...En partant de H0  on calcule également l'âge de l'univers >>

t= 1 / H= 4,3.1017 secondes   soit # 13,8 milliards d'années

   Copyright Formules-physique ©

-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

   Copyright Formules-physique ©
  • 1
  • 2