Transcript VERIFICATIONS DES PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA PHYSIQUE ET DE LA COSMOLOGIE Luis Gonzalez-Mestres LAPP, CNRS-IN2P3 – Université de Savoie France.

VERIFICATIONS DES PRINCIPES
FONDAMENTAUX DE LA PHYSIQUE
ET DE LA COSMOLOGIE
Luis Gonzalez-Mestres
LAPP, CNRS-IN2P3 – Université de Savoie
France
2012, ANNEE DU CENTENAIRE
DE LA MORT
D’HENRI POINCARE
(Nancy, 29 avril 1854 –
Paris 17 juillet 1912)
PRINCIPE DE RELATIVITE
Henri Poincaré, 1895
”A propos de la théorie de M.Larmor”
L’Eclairage électrique, Vol. 5, 5.
L’expérience a révélé une foule de faits qui peuvent se
résumer dans la formule suivante : il est impossible de
rendre manifeste le mouvement absolu de la matière, ou
mieux le mouvement relatif de la matière par rapport à
l’éther. Tout ce qu’on peut mettre en évidence, c’est le
mouvement de la matière pondérable par rapport à la
matière pondérable.
.
Les théories proposées rendent bien compte de cette
loi, mais à une double condition :
1° Il faut négliger la dispersion et divers autres
phénomènes secondaires du même genre ;
2° Il faut négliger le carré de l'aberration.
Or, cela ne suffit pas ; la loi semble être vraie même
sans ces restrictions ainsi que l'a prouvé une récente
expérience de M. Michelson.
Il y a donc là aussi une lacune qui n'est peut-être pas
sans quelque parenté avec celle que le présent article
a pour but de signaler.
Et, en effet, l'impossibilité de mettre en évidence un
mouvement relatif de la matière par rapport à l'éther ;
et l'égalité qui a sans doute lieu entre l'action et la
réaction sans tenir compte de l'action de la matière
sur l'éther, sons deux faits dont la connexité semble
évidente.
Peut-être les deux lacunes seront-elles comblées
en même temps.
Henri Poincaré, 1895 ”A propos de la théorie de
M.Larmor” L’Eclairage électrique, Vol. 5, 5.
PRINCIPE DE RELATIVITE
DE POINCARE :
DEPUIS LES ANNEES 1890,
HENRI POINCARE INSISTE SUR LA NECESSITE
DE FORMULER UNE NOUVELLE RELATIVITE
REMPLAÇANT CELLE DE GALILEE
ET AVEC UNE VALIDITE TOUT AUSSI EXACTE
=> IMPOSSIBILITE DE MESURER
LE MOUVEMENT ABSOLU
POINCARE ET L’ETHER
Peu nous importe que l’éther existe réellement ; c’est
l’affaire des métaphysiciens. L’essentiel pour nous c’est
que tout se passe comme s’il existait et que cette
hypothèse est commode pour l’explication des
phénomènes. Après tout, avons-nous d’autre raison de
croire à l’existence des objets matériels ? Ce n’est là
aussi qu’une hypothèse commode ; seulement elle ne
cessera jamais de l’être, tandis qu’un jour viendra sans
doute où l’éther sera rejeté comme inutile.
Cours Sorbonne 1887-888
HENRI POINCARE A LA CONFERENCE
DE SAINT-LOUIS DE SEPTEMBRE 1904 :
Peut-être devons-nous construire toute une Mécanique
nouvelle que nous ne faisons qu'entrevoir, où, l'inertie
croissant avec la vitesse, la vitesse de la lumière
deviendrait une limite infranchissable. La Mécanique
vulgaire, plus simple, resterait une première
approximation puisqu'elle serait vraie pour les vitesses
qui ne seraient pas très grandes, de sorte qu'on
retrouverait encore l'ancienne Dynamique sous la
nouvelle. [Poincaré parle bien d’une MECANIQUE]
Nous n'aurions pas à regretter d'avoir cru aux principes,
et même, comme les vitesses trop grandes pour les
anciennes formules ne seraient jamais
qu'exceptionnelles, le plus sûr dans la pratique serait
encore de faire comme si l'on continuait à y croire. Ils
sont si utiles qu'il faudrait leur conserver une place.
Vouloir les exclure tout à fait, ce serait se priver d'une
arme précieuse. Je me hâte de dire, pour terminer, que
nous n'en sommes pas là et que rien ne prouve encore
qu'ils ne sortiront pas de la lutte victorieux et intacts.
(POINCARE A LA CONFERENCE DE SAINT-LOUIS, 1904)
AU MOMENT DE LA PUBLICATION PAR LORENTZ DE SA
TRANSFORMATION, POINCARE DRESSE A LA
CONFERENCE DE SAINT-LOUIS DE 1904 SUR L’AVENIR
DE LA PHYSIQUE MATHEMATIQUE LE TABLEAU QUI
PREVAUT AUJOURD’HUI :
- UNE NOUVELLE MECANIQUE, BASEE SUR LE
PRINCIPE DE RELATIVITE QU’IL A FORMULE DES 1895.
c = vitesse de la lumière = vitesse critique ; l’inertie
augmente avec la vitesse m -> m (1 - v²/c²)⁻1/2
- LA « VIEILLE MECANIQUE » RESTE VALABLE DANS LA
LIMITE DES FAIBLES VITESSES
POINCARE AVAIT DONC DÉJÀ ANNONCE UNE
NOUVELLE MECANIQUE (ET PAS SEULEMENT UNE
THEORIE DE L’ELECTROMAGNETISME) LORSQU’IL A
ECRIT SON ARTICLE DU 5 JUIN 1905 « Sur la
dynamique de l’électron », Comptes Rendus de
l’Académie des Sciences, Tome 140, p. 1504-1508,
COMPLETANT LE TRAVAIL DE LORENTZ ET LA
FORMULATION DE SA TRANSFORMATION. CETTE
TRANSFORMATION AGIT SUR L’ESPACE-TEMPS ET
CORRESPOND A CELLE ACTUELLEMENT UTILISEE =>
ELLE DETERMINE LE CONTENU DE LA MECANIQUE
SYMETRIE DE l’ESPACE-TEMPS => INVARIANCE DE LA
PHYSIQUE PAR RAPPORT A UNE LOI DE
TRANSFORMATION DES VITESSES => INVARIANCE DE
LA MECANIQUE.
=> LA RELATIVITE RESTREINTE DOIT ETRE CONSIDEREE
COMME AYANT ÉTÉ CLAIREMENT FORMULEE APRES
L’ARTICLE DE POINCARE DE JUIN 1905.
LA QUESTION DE L’ETHER N’EST PAS DETERMINANTE,
SON ROLE ETANT PUREMENT FORMEL
POINCARE, ARTICLE DU 5 JUIN 1905 :
Il semble au premier abord que l’aberration de la
lumière et les phénomènes optiques qui s’y rattachent
vont nous fournir un moyen de déterminer le
mouvement absolu de la Terre, ou plutôt son
mouvement, non par rapport aux autres astres, mais par
rapport à l’éther. Il n’en est rien; les expériences où l’on
ne tient compte que de la première puissance de
l’aberration ont d’abord échoué et l’on en a aisément
découvert l’explication;
mais Michelson, ayant imaginé une expérience où l’on
pouvait mettre en évidence les termes dépendant du
carré de l’aberration, ne fut pas plus heureux. Il semble
que cette impossibilité de démontrer le mouvement
absolu soit une loi générale de la nature.
(…)
Le point essentiel, établi par Lorentz, c’est que les
équations du champ électromagnétique ne sont pas
altérées par une certaine transformation (que
j’appellerai du nom de Lorentz) (…)
(…) j’ai été d’abord conduit à supposer que la
propagation de la gravitation n’est pas instantanée,
mais se fait avec la vitesse de la lumière. Cela semble en
contradiction avec un résultat obtenu par Laplace qui
annonce que cette propagation est, sinon instantanée,
du moins beaucoup plus rapide que celle de la lumière.
Mais, en réalité, la question que s’était posée Laplace
diffère considérablement de celle dont nous nous
occupons ici. (…) Quand nous parlerons donc de la
position ou de la vitesse du corps attirant, il s’agira de
cette position ou de cette vitesse à l’instant où l’onde
gravifique est partie de ce corps; (…)
L’ARTICLE « COURT » DE POINCARE DU 5 JUIN 1905,
QUI ANNONCE DÉJÀ LE CONTENU DE SON ARTICLE
« LONG » :
i) RAPPELLE D’EMBLEE LE PRINCIPE DE RELATIVITE
FORMULÉ DIX ANS PLUS TOT ET LA GENESE DE CE
PRINCIPE ; ii) COMPLETE LA TRANSFORMATION DE
LORENTZ QUI S’APPLIQUE EGALEMENT A LA
MECANIQUE ; iii) POSE LES BASES DE LA THEORIE DES
CHAMPS MODERNE EN SUPPOSANT QUE LA FORCE
GAVITATIONNELLE SE PROPAGE A LA VITESSE DE LA
LUMIERE. LA NOTION D’ONDE GRAVITATIONNELLE Y
APPARAIT EXPLICITEMENT.
POUR HENRI POINCARE, LA RELATIVITE EST UN
PRINCIPE FONDAMENTAL QUI SERA CONFIRME
PAR DES EXPERIENCES DE PLUS EN PLUS
PRECISES
EINSTEIN, EN REVANCHE, EN ARRIVERA A
S’INTERROGER A CE SUJET ET ADOPTERA UNE
ATTITUDE PLUS PRAGMATIQUE VERS 1921 A
L’EGARD DES PETITES ECHELLES DE DISTANCES
(PHYSIQUE DES CONSTITUANTS DE LA MATIERE)
Possible violation de la relativité
Albert Einstein, 1921
Geometry and Experiment (Anglais, 1922)
"It is true that this proposed physical interpretation
of geometry breaks down when applied
immediately to spaces of sub-molecular order of
magnitude. But nevertheless, even in questions as
to the constitution of elementary particles, it
retains part of its importance. For even when it is a
question of describing the electrical elementary
particles constituting matter, the attempt may still
be made to ascribe physical importance to those
ideas of fields which have been physically defined
for the purpose of describing the geometrical
behaviour of bodies which are large as compared
with the molecule. Success alone can decide as to
the justification of such an attempt, which
postulates physical reality for the fundamental
principles of Riemann's geometry outside of the
domain of their physical definitions. It might
possibly turn out that this extrapolation has no
better warrant than the extrapolation of the idea
of temperature to parts of a body of molecular
order of magnitude”
Source : MacTutor History of Mathematics Archive
ALBERT EINSTEIN, DANS
« LA GEOMETRIE ET L’EXPERIENCE » (1921)
L’interprétation physique de la géométrie ici
représentée se montre certes inefficace quand
on l’applique immédiatement à des espaces d’un
ordre de grandeur submoléculaire. Mais elle
garde une partie de sa signification même en
face des questions sur la constitution des
particules élémentaires.
Car on peut essayer d’attribuer même alors une
signification physique à ces notions de champ —dont
on a donné une définition physique pour la description
de l’état géométrique des corps qui sont grands par
rapport à la molécule — quand il s’agit de la
description des particules élémentaires électriques qui
constituent la matière. Le succès seul peut décider si
l’essai consistant à accorder aux notions
fondamentales de la géométrie riemannienne une
réalité physique, qui dépasse la région définie
physiquement, est justifié.
Peut-être constaterait-on à la fin que cette
extrapolation est aussi peu justifiée que
celle de la notion de température, quand il
s’agit des parties d’un corps qui sont d’un
ordre de grandeur moléculaire.
ALBERT EINSTEIN, DANS « LA GEOMETRIE
ET L’EXPERIENCE », 1921
PLUS DE 20 ORDRES DE GRANDEUR…
… entre les échelles de distances
moléculaires et les longueurs d’onde des
rayons cosmiques les plus énergétiques
observés dans les décennies récentes.
PAS DE VIOLATION PROUVEE DE LA
RELATIVITE RESTREINTE
MAIS LES MESURES DE PRECISION SONT
DIFFICILES, LES DONNEES INCOMPLETES… DE
NOMBREUSES ETUDES RESTENT A FAIRE
LA RELATIVITE N’EST PAS LE SEUL PRINCIPE
A VERIFIER A TRES HAUTE ENERGIE
• Mécanique quantique – Principe
d’incertitude standard…
• Conservation de l’énergie et de
l’impulsion liée à l’invariance par
translation spatio-temporelle
• (Au moins) quatre dimensions
effectives de l’espace-temps
• (CPT, Lagrange-Hamilton, vide…)
PAR EXEMPLE :
- Les relations de commutation de la mécanique
quantique sont-elles modifiées par des fonctions
de l’énergie et de l’impulsion « visibles » à très
haute énergie ? La mécanique quantique standard
serait-elle une limite de basse énergie ?
- Le vide serait-il inhomogène à des très petites
échelles de distances ? Ou fluctuerait-il dans le
temps ? => Principes de conservation ?
Propagation des particules d’ultra-haute énergie ?
SENSIBILITE DES PARTICULES D’UHE
(ULTRA-HAUTE ENERGIE)
Cinématique relativiste standard :
E = c (p² + m² c²) 1/2
E= énergie, p = impulsion, c = vitesse de la
lumière. Pour p >> m c : E≃ p c + m² c³/2p
Le terme m² c³/2p décroit avec l’énergie => les
bilans énergétiques deviennent de plus en plus
sensibles aux petites perturbations au fur et à
mesure que l’énergie augmente.
COUPURE DE GREISEN-ZATSEPIN-KUZMIN (GZK)
SUR LE FLUX DES RAYONS COSMIQUES D’UHE
Pour un proton avec E ≃ 10²⁰ eV, on a :
m² c³/2p ≃ 4 . 10⁻³ eV
=> UN PROTON AVEC E ≃ 10²⁰ eV PEUT
ABSORBER UN PHOTON DU RAYONNEMENT
MICRO-ONDE ET PERDRE UNE PARTIE DE SON
ENERGIE EN EMETTANT UN PION, L’ENERGIE
DU PHOTON ABSORBE ETANT SUFFISANTE
POUR RENDRE POSSIBLE CETTE REACTION
La coupure de GZK est censée commencer
autour de E ≃ 5 . 10¹⁹ eV
Mais une très faible violation de la symétrie
de Lorentz peut la supprimer :
E≃ p c + m² c³/2p – α p³ c³ (EPl )⁻²
EPl = énergie de Planck = 1.22 x 10²⁸ eV
Pour E ≃ 10²⁰ eV, p³ c³ (EPl )⁻² ≃ 7 . 10³ eV
=> α ≈ 10⁻⁶ suffirait
pour supprimer la coupure de GZK
Mes articles : arXiv:physics/9704017 , arXiv:physics/9712047
arXiv:0902.0994 (CRIS 2008), arXiv:1011.4889 (CRIS 2010)
CE TYPE DE VIOLATION DE LA SYMETRIE DE LORENZ
NE PEUT PRODUIRE DES EFFETS OBSERVABLES
QU’A TRES HAUTE ENERGIE
Pour E ≃ 10¹³ eV (10 TeV), p³ c³ (EPl )⁻² ≃ 7 . 10⁻¹⁸ eV
PARFAITEMENT INDETECTABLE
AUTRES EFFETS POTENTIELLEMENT OBSERVABLES
A TRES HAUTE ENERGIE :
- Des particules instables à basse énergie peuvent
devenir stables à très haute énergie
- Suppression du rayonnement synchrotron
arXiv:astro-ph/0011182
UNE CONDITION ESSENTIELLE
POUR LA PRODUCTION DE CES EFFETS :
L’EXISTENCE D’UN REPERE LOCAL PRIVILEGIE
AUTREMENT, ON ABOUTIT A DES SCHEMAS QUI
NE CONSERVENT PAS L’ENERGIE ET L’IMPULSION,
ET OU LE ROLE DE LA DEFORMATION DE LA
CINEMATIQUE PEUT ETRE SUBSTANTIELLEMENT
DIMINUE PAR UN CHANGEMENT DE REPERE
GENERATION COSMOLOGIQUE DU REPERE LOCAL
PRIVILEGIE DANS NOTRE UNIVERS ?
SUGGERE => REPERE LOCAL OU LE RAYONNEMENT
MICRO-ONDE EST A PEU PRES ISOTROPE
OU LES SYMETRIES CONVENTIONNELLES
SERAIENT-ELLES UNE VUE DE BASSE ENERGIE ?
RAISONNEMENT HABITUEL : LA PHYSIQUE DES
PARTICULES OBEIT A DES SYMETRIES SPONTANEMENT
BRISEES, QUI DEVIENNENT DE PLUS EN PLUS EXACTES
AU FUR ET A MESURE QUE L’ON MONTE DANS
L’ECHELLE D’ENERGIE ET QU’ON SE RAPPROCHE DE
L’ECHELLE DE PLANCK => GRANDE UNIFICATION, ETC…
CE SCHEMA SE BRISERAIT-IL A UNE ECHELLE DE
TRANSITION CORRESPONDANT A DES ENERGIES
EN DESSOUS DE CELLE DE PLANCK ?
Voir le Post Scriptum à arXiv:1011.4889 (CRIS 2010)
VERIFICATIONS EXPERIMENTALES
DETECTION DES RAYONS COSMIQUES D’UHE
APRES DE LONGUES INCERTITUDES, HIRES PUIS
AUGER ONT OBSERVE UNE SUPPRESSION DU
FLUX MESURE DES RAYONS COSMIQUES D’UHE
COMPATIBLE AVEC LA COUPURE DE GZK
CEPENDANT, L’INTERPRETATION DE CE RESULTAT
N’EST PAS ENCORE CLAIRE => POSSIBLE
LIMITATION DES SOURCES ASTROPHYSIQUES ?
Article récent d’AUGER : arXiv:1111.2263
QUELQUES PROBLEMES OUVERTS SUR
L’INTERPRETATION DES DONNEES D’AUGER
- ROLE DES SOURCES ASTROPHYSIQUES
- COMPOSITION DU SPECTRE D’UHE (PROTONS,
NOYAUX…)
- POUR LA VERIFICATION D’UNE POSSIBLE
VIOLATION DE L’INVARIANCE DE LORENTZ, FORCE
DE CET EFFET POUR LE PROTON : PLUS FAIBLE SI
LE PROTON DOIT ETRE TRAITE COMME UN OBJET
COMPOSE DE QUARKS ET DE GLUONS
arXiv:0902.0994 (CRIS 2008)
PERSPECTIVES SUR CET AXE
- SUITE D’AUGER
- EXPERIENCES SUR SATELLITE (UHE)
- ETUDES SUR LES SOURCES ASTROPHYSIQUES ET
SUR LA COMPOSITION DU SPECTRE UHE
- VERIFICATIONS D’AUTRES PRINCIPES
- APPROFONDISSEMENT THEORIQUE
- LIEN AVEC LA COSMOLOGIE
- COMPLEMENTS D’INFORMATION PROVENANT
DE WMAP ET PLANCK
- (…)
THE NEW YORK TIMES, 31 DECEMBRE 2002
DENNIS OVERBYE, INTERPRETING THE COSMIC RAYS
In the late 1990's Dr. Luis Gonzalez-Mestres of the
National Center for Scientific Research in France, and,
independently, the Harvard theorists Dr. Sheldon
Glashow and Dr. Sidney Coleman proposed that a small
violation of relativity would allow high-energy cosmic
rays to evade the G.Z.K. energy limit on travel.
PRECISION : LES ARTICLES DE COLEMAN ET GLASHOW
SONT TRES POSTERIEURS ET REPRENNENT MON TRAVAIL
SANS ME CITER. LEE SMOLIN LES CAUTIONNE DANS RIEN
NE VA PLUS EN PHYSIQUE (THE TROUBLE WITH PHYSICS)
LE RESULTAT D’OPERA
OPERA ESTIME AVOIR MESURE UNE VITESSE
CRITIQUE DU NEUTRINO MUON SUPERIEURE A
CELLE DE LA LUMIERE : c (ν) ≃ (1 + 2.5 x 10⁻⁵) c
POUR DES NEUTRINOS AVEC UNE
ENERGIE MOYENNE DE 17 GeV
CE RESULTAT RESTE CONTROVERSE ET NE
CORRESPOND PAS AU TYPE D’APPROCHE
DECRIT ICI : ECHELLE D’ENERGIE TRES BASSE,
RESULTAT TRES FORT NUMERIQUEMENT
=> POSSIBLES PROBLEMES DE COHERENCE
arXiv:1109.6308 arXiv:1109.6630
TROIS POSSIBLES SOURCES D’INCOHERENCE
DU RESULTAT D’OPERA
- DIFFICILEMENT COMPATIBLE AVEC LE RESULTAT
DES MESURES DE KAMIOKA SUR LA SUPERNOVA
SN1987a (NEUTRINOS ENTRE 7.5 ET 20 MeV)
- POSSIBLE EMISSION SPONTANEE DE PAIRES
ELECTRON-POSITRON PAR LE NEUTRINO
- IMPOSSIBILITE POUR LE PION D’EMETTRE UN
TEL NEUTRINO, SAUF A ETRE LUI-MEME
SUPRALUMINAL (CE QUI SE PROPAGERAIT A
L’ENSEMBLE DES HADRONS)
LES TENTATIVES D’EXPLIQUER LE RESULTAT
D’OPERA NE FOURNISSENT PAS FORCEMENT
UNE VUE GLOBALE
PHENOMENOLOGIQUEMENT ACCEPTABLE
OPERA A ENTREPRIS UN NOUVEAU PROGRAMME
DE MESURES. REFERENCE :
arXiv:1109.4897
Measurement of the neutrino velocity with the
OPERA detector in the CNGS beam
(OPERA = Oscillation Project with Emulsion–tRacking
Apparatus, http://operaweb.lngs.infn.it/ )
DE L’ETHER DU XIX SIECLE AU « VIDE » ACTUEL
SI L’ETHER DU XIX SIECLE JOUAIT UN ROLE AUXILIAIRE
DU TEMPS DE POINCARE, IL N’EN EST PAS DE MEME DU
VIDE ACTUEL DE LA PHYSIQUE DES PARTICULES, SANS
LEQUEL LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS SERAIT
INVIABLE => BRISURE SPONTANEE DES SYMETRIES,
MECANISME DE HIGGS, CHAMPS DE BOSONS… => MAIS
PROBLEME DE LA CONSTANTE COSMOLOGIQUE.
A BASSE ENERGIE, L’EFFET CASIMIR CONFORTE LA
THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS EN CE QUI
CONCERNE L’ENERGIE DU VIDE (FORCE ATTRACTIVE
ENTRE DEUX PLAQUES NON CHARGEES).
MAIS QU’EN EST-IL A TRES HAUTE ENERGIE ?
PEUT-ON EXTRAPOLER TELLE QUELLE
LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS
A TOUTES LES ECHELLES D’ENERGIE ?
LA CONSTANTE COSMOLOGIQUE (INTRODUITE PAR
EINSTEIN DANS LES EQUATIONS DE LA RELATIVITE
GENERALE) DECRIT DANS LA COSMOLOGIE MODERNE
L’ACTION DES CHAMPS CONDENSES DANS LE VIDE. MAIS
LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS, APPLIQUEE
TELLE QUELLE A TOUTES LES ECHELLES, CONDUIT A UNE
VALEUR PHENOMENOLOGIQUEMENT DEMESUREE DE
CETTE CONSTANTE => QUELLE CONCLUSION EN TIRER ?
PHYSIQUE DES PARTICULES, COSMOLOGIE
ET MATIERE CONDENSEE
Le mécanisme de Higgs de la théorie quantique des
champs est directement tiré de la théorie de la
supraconductivité. Le boson de Higgs correspond aux
paires de Cooper, les masses des bosons de jauge (W, Z) à
l’inverse de la longueur de pénétration du champ
magnétique dans l’effet Meissner. Le lagrangien du
modèle standard de la Physique des Particules est une
Extension de celui de Ginzburg-Landau. => QUE PEUT
NOUS APPRENDRE ENCORE LA MATIERE CONDENSEE ?
LES SYMETRIES DU TYPE LORENTZ
SONT UN PHENOMENE COURANT EN PHYSIQUE
POUR UN PHONON DANS UN SOLIDE, LE RESEAU DU
TYPE BRAVAIS A UNE DIMENSION DONNE :
ω² (k) = 2 K [1 − cos (k a)] = 4 K sin² (ka/2)
ω = fréquence, k = vecteur d’onde,
a = pas du réseau cristallin, K = constante de
couplage des intéractions entre proches voisins
On a donc une symétrie du type Lorentz dans la
limite des grandes longueurs d’onde, avec la
vitesse du son K 1/2 a comme vitesse critique.
La déformation de la cinématique à l’ordre suivant en
(ka)² est analogue à celle considérée antérieurement. a
joue un rôle similaire à celui de la longueur de Planck. Il
existe un repère privilégié, le repère au repos du solide,
mais un phonon de basse fréquence ne peut pas « le
voir », car sa longueur d’onde est trop supérieure au pas
du réseau cristallin. Le phonon de basse énergie ne
percevra pas, non plus, de manière naturelle l’existence
d’une vitesse critique très supérieure à la sienne propre :
celle de la lumière et de la matière qui forme le solide.
ET SI NOTRE MATIERE STANDARD AVAIT EN REALITE UN
« STATUT » PHYSIQUE PAREIL AU CELUI DE CE PHONON ?
HYPOTHESE DES SUPERBRADYONS
arXiv:astro-ph/9505117, arXiv:astro-ph/9601090
arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références
- LE VIDE DE NOTRE UNIVERS ET LA MATIERE
« CONVENTIONNELLE » SERAIENT COMPOSES
D’UNE MATIERE PLUS FONDAMENTALE
- A L’INSTAR DE « NOTRE MATIERE » PAR
RAPPORT AUX PHONONS, CES CONSTITUANTS
ULTIMES AURAIENT UNE VITESSE CRITIQUE TRES
SUPERIEURE A CELLE DE LA LUMIERE :
SUPERBRADYONS, PREONS SUPRALUMINAUX
Abdus Salam, 1979 Nobel lecture
Einstein knew that nature was not economical of structures:
only of principles of fundamental applicability. The question
we must ask ourselves is this: have we yet discovered such
principles in our quest for elementarity, to justify having fields
with such large numbers of components as elementary ?
Recall that quarks carry at least three charges (colour, flavour
and a family number). Should one not, by now, entertain the
notions of quarks (and possibly of leptons) as being
composites of some more basic entities (PRE-QUARKS or
PREONS), which each carry but one basic charge ?
MAIS POURQUOI LES PREONS SERAIENT-ILS UNIQUEMENT
DES “MORCEAUX” QUE L’ON EMPILE ? => LES
SUPERBRADYONS APPORTENT UNE DYNAMIQUE
SUPERBRADYONS avec vitesse critique cs >> c
Es = cs (ps2 + ms2 cs2) −1/2 (dans le cas d’une nouvelle
symétrie de Lorentz), ps = ms vs (1 − vs2 cs−2 )−1/2
Energie au repos : Es (repos) = ms cs2
« Rayonnement Cherenkov » dans le vide si vs > c =>
émission spontanée de particules « conventionelles »
=> Une mer de superbradyons libres avec des vitesses
proches de c peut exister dans notre Univers
Le schéma doit être compatible avec les bornes de basse
énergie sur les possibles violations de l’invariance de
Lorentz => Faible couplage entre des superbradyons
libres dans notre Univers et la matière conventionnelle à
basse énergie => matière sombre, énergie noire ?
SUPERBRADYONS => PRE – BIG BANG
L’HYPOTHESE DES SUPERBRADYONS IMPLIQUE UNE
ALTERNATIVE A L’INFLATION EN COSMOLOGIE,
UNE PHASE SUPERBRADYONIQUE DANS L’ORIGINE
DE L’UNIVERS ET UN POSSIBLE PRE – BIG BANG
arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références,
arXiv:0912.0725, arXiv:0905.4146 et Post Scripta
arXiv:1110.6171 (Planck 2011)
Exemple : l’Univers se forme à partir d’un point de
nucléation dans la matière superbradyonique, une
chaleur latente chauffe cette zone jusqu’à ce
qu’une température maximum est atteinte, etc…
UN ESPACE-TEMPS SPINORIEL ?
arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références,
arXiv:1110.6171 (Planck 2011), arXiv:physics/9702026
Les spineurs de SU(2) ne sont pas, à strictement parler, des
représentations du groupe de rotations d’espace
conventionnel (le signe – de la rotation de 360 degrés).
MAIS DANS CE CAS, POURQUOI NE PAS CONSIDERER UN
ESPACE-TEMPS SPINORIEL ? => Remplacer l’espace-temps
standard par un espace spinoriel de SU(2), avec un temps
cosmique t = | ξ | (module du spineur cosmique)
=> Conduit de manière naturelle à
UN UNIVERS EN EXPANSION PUREMENT « GEOMETRIQUE »
=> VERS UNE NOUVELLE COSMOLOGIE ?
ESPACE-TEMPS SPINORIEL
ET EXPANSION DE L’UNIVERS
L’ESPACE-TEMPS SPINORIEL REPRODUIT
AUTOMATIQUEMENT, DE MANIÈRE NATURELLE,
LA LOI DITE « DE HUBBLE » (DUE EN REALITE A
GEORGES LEMAITRE), AVEC UNE CONSTANTE
« DE HUBBLE » EGALE A L’INVERSE DE l’AGE DE
L’UNIVERS (SEULE QUANTITE DISPONIBLE) =>
TRES ACCEPTABLE EN PHENOMENOLOGIE
A CE STADE, ON PEUT S’INTERROGER SUR
L’HYPOTHESE DE L’ENERGIE NOIRE =>
L’ACCELERATION, UNE FLUCTUATION ?
CONCLUSION
CONTRAIREMENT A CERTAINS PREJUGES, LA
COSMOLOGIE ET LA PHYSIQUE DES PARTICULES
N’ONT FAIT PEUT-ETRE QUE COMMENCER
=> PREONS (SUPERBRADYONS), PRE-BIG BANG,
STRUCTURE DE L’ESPACE-TEMPS…
=> RECHERCHE INTERDISCIPLINAIRE
DES OUTILS EXPERIMENTAUX ADAPTES EXISTENT
OU PEUVENT ETRE DEVELOPPES
UNE THEMATIQUE QUI N’EST PAS SANS RAPPORT
AVEC LE SOUVENIR D’HENRI POINCARE