FLUCTUATION (en science PHYSIQUE)

-fluctuation

Une fluctuation est une variation spontanée et aléatoire d’une grandeur macroscopique autour de sa valeur moyenne

Un champ de fluctuations est une zone de fluctuations (de positions, d'oscillations...)

Les principaux cas de fluctuations sont :

FLUCTUATION du RAYONNEMENT RÉSIDUEL COSMOLOGIQUE

La température du rayonnement résiduel (vestige du big bang) relevée à ce jour est de 2,727 +/- 0,002 °K (ce rayonnement étant nommé F.D.C. en français ou C.M.B. en anglais)

On constate que cette température fluctue légèrement selon le lieu où elle est mesurée (± 10 -5), ce qui expliquerait que si ces petites variations existaient déjà au début de l'univers, elles purent causer des distorsions de répartition (densité) de matière, d’où possibilité de rupture d'isotropie, justifiant des concentrations massiques (allant jusqu'à former des galaxies)

Le maximum de cette fluctuation, intervenu quand l'univers n'avait pas encore 300.000 ans est dénommé "pic acoustique"

 

FLUCTUATION de L'ÉNERGIE du VIDE

L'énergie du vide fluctue autour d'une valeur moyenne d'énergie dit"point zéro" valant 2,6.10-10 Joules

En un lieu où elle atteint juste cette valeur, on estime qu'il y a alors création de matière grâce à la charge mésonique unitaire qui s'y trouve (le quantum de charge mésonique Y* vaut  2,4.10-36 m3-sr/s²)

On a alors m = Y* / G 

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

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

La création (sans charge électrique) d'une particule pérenne, à partir des fluctuations du vide (éther) implique que la constante cosmologique varie localement de ΔKλ  = Y*.ρ' / c2.m

où Kλ(sr/m²)= constante cosmologique

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

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

ρ'(kg/m3)= masse volumique d’espace

Ces particules nouvellement crées peuvent être définitives, mais elle peuvent être aussi d'un type fugace, car on est dans une zone où rien n'est très affirmé, selon que l'on passe juste au-dessus ou revient juste au-dessous de la valeur énergétique du point zéro.

Les particules fugaces (dites aussi virtuelles), sont crées sous forme de paires (électron-positron par exemple) et elles apparaissent et disparaissent en permanence 

Comme l’énergie d’un système qui peut fluctuer de ΔE, le fait pendant un temps Δt, selon l'équation d'incertitude ΔE.ΔT # h(quantum) , même si on ne peut la mesurer, on a au moins la possibilité de calculer le temps d'apparition-disparition de ces particules fugaces >> c'est t = h / 2m0.c²

avec h(J-s)= action (= constante de Planck = 6,62606876.10-34 J-s)

m0 (kg)= masse de la particule

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

Comme les particules sont de masse # de 2,9.10-27 kg , on trouve pratiquement ici  t # 10-24s.

Ce va-et-vient des particules fugaces est nommé fluctuation du vide quantique

Les particules virtuelles servent à expliquer pourquoi -dans certaines interactions- les masses des résultats sont plus élevées que les masses des constituants.

Elles servent aussi à expliquer l'effet Casimir

Ecrantage

Quand une particule massique est créée, il arrive que, parallèlement, la disruption du facteur de milieu électrique (l'inductivité) incite à la création de charges élémentaires (e+ et e-) Apparaissent alors entre ces diverses charges induites, des interactions de gravité d'une part et d'électromagnétisme d'autre part . L'écart énergétique entre les 2 interactions se nommécrantage

Selon les particules en cause, l’écrantage atteint de 0 à 6%

 

FLUCTUATION en CHIMIE

Il s'agit de la fluctuation de certaines variables, en particulier dans les réactions

-si aucune variable ne fluctue (la variance est alors nulle): c’est un système invariant (on peut en représenter les variations par un seul point)

-si l'une des variables (pression, ou concentration, etc....) fluctue, les autres varient en fonction de cette fluctuation >>> les variations seront représentables par une courbe plane 

-si 2 variables fluctuent, les autres varient en fonction de cette fluctuation et les variations seront représentables par une surface

-si 3 variables fluctuent, les variations seront représentables par un volume

 

FLUCTUATION de DIFFUSION

Dans une solution, les molécules sont en permanente diffusion . Ceci est le résultat de fluctuations thermiques dans la suspension, désignées sous le nom de « mouvement Brownien ».

La constante de diffusion νest liée à la taille de l'objet qui diffuse, selon une formule dite de Stokes-Einstein >> νd = kT / 6π.η.lrh

où η(pl) est la viscosité dynamique du solvant, et lrh(m) le rayon de la molécule supposée sphérique qui est alors nommé rayon hydrodynamique

k(J/K)= constante de Boltzmann (1,3806503. 10-23 J / K)

 

FLUCTUATION de la DIMINUTION d'ENTROPIE (loin de l'équilibre)

c'est la généralisation du 2° principe de thermodynamique

 

FLUCTUATION de DISSIPATION

Le théorème de la fluctuation-dissipation énonce que :

A l'équilibre thermodynamique d'un système conducteur, Y= / k.T.i

oùYa(Siemens)= admittance

k(J/K)= constante de Boltzmann

T(K)= température

i(A)= intensité électrique

Q(C)= charge électrique

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