conf SAF JPL Ecume

Mise à jour 24 Sept 2023.

CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF

De Jean Pierre LUMINET

Astrophysicien LAM (Labo d’Astrophysique de Marseille)

L’ÉCUME DE L’ESPACE-TEMPS

Organisée par la SAF

En présence du public et en vidéo (direct) sur canal YouTube SAF

Le Mercredi 13 Septembre 2023 à 19H00

Photos : Jean Claude Bercu et Thierry Midavaine pour l'ambiance, à la suite de mon absence pour opération des yeux. (Les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos si nécessaire

La présentation est disponible sur ma liaison ftp ,

Rentrer le mot de passe, puis aller à CONFÉRENCES SAF ensuite SAISON 2023/2024 ;

Elle s’appelle : EcumeSAF2023.pdf

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent aussi me contacter avant..

La vidéo de la réunion est accessible à cet URL :

https://youtu.be/id8Up6lukS0?list=PL78ug7UrzPF1w8Tv32bQsZtE1Q5Tz7nBP

Tous les autres enregistrements des conférences mensuelles sont accessibles sur la playlist des conférences mensuelles d’Astronomie de notre chaine YouTube SAF.

Malheureusement, un amphi plus petit nous avait été attribué en dernière minute !

Nous étions 136 dans l’amphi, et 116 sur YouTube.

J’en profite pour faire le point sur les conférences de la saison passée.

Une image contenant texte, capture d’écran, Police, nombre

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Après la crise Covid où nous avons transmis nos conférences en vidéo, type de transmission que nous avons conservé lors de la reprise, si bien que maintenant nous diffusons à la fois devant public et en direct sur YouTube.

Bien entendu, la fréquentation en amphi qui était presque 100% avant YouTube a diminué un peu, mais compensé par un public sur YouTube.

Voici le tableau résumant la saison passée.

Une image contenant habits, personne, intérieur, bâtiment

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De gauche à droite : Thierry Midavaine qui introduit la conférence, JP Luminet et Sylvain Bouley, le Président de la SAF qui va lui remettre la médaille Janssen 2021.

Sylvain remet donc la médaille Janssen à JP Luminet qui lui répond en se rappelant qu’il a passé 35 ans à Meudon, et que J Janssen était le fondateur de Meudon, et fait aussi références aux anciens récipiendaires de cette médaille.

Une image contenant personne, habits, Visage humain, homme

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Il remarque que Jules Janssen a crée le premier pistolet photographique de l’histoire et qu’il l’a appliqué au transit de Vénus de 1874, transit de Vénus, cher à JPL, car sujet de son premier roman.

Longuement applaudi par le public.

Photo : capture d’écran.

Puis il débute la conférence en évoquant les trous noirs, sa passion. Ils jouent un rôle fondamental en gravitation quantique.

Il évoque aussi John Wheeler avec sa géométrodynamique dans les années 1960.

Il utilise l’océan comme modèle de l’espace-temps, en effet sa perception dépend de la distance à laquelle on l’observe, lisse de loin et discontinu vu de très près avec ses vaques et ses écumes jusqu’à aller à l’échelle de Planck.

Une image contenant texte, capture d’écran, Police, diagramme

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Tout ceci pour essayer d’unifier les deux grandes lois : la RG (Relativité Générale) pour l’infiniment grand et la MQ (Mécanique Quantique) pour l’infiniment petit.

Or deux théories c’est peut-être trop, le rêve serait de les unifier, Einstein a essayé, sans succès. Mais chacune est incomplète…

Les cadres mathématiques sont différents et la gravitation n’est pas quantifiable.

Ensuite il évoque les modèles standards actuels.

Je ne les évoque pas en détail, reportez-vous au ppt.

· Le modèle standard des particules : fermions et bosons, mais quelques problèmes…
On fait intervenir une extension de ce modèle avec SUSY (Super Symétrie) et SUGRA (Super Gravité), mais on ne découvre aucune particules super symétriques !!!

· Le modèle standard de la cosmologie, c’est le Big Bang, mais bien connu, le problème c’est la singularité. Mais sans cela il fonctionne parfaitement bien, c’est le modèle LCDM. Il permet de donner la composition de l’Univers.
la matière noire représenterait 27% de la masse/énergie l’énergie sombre 68% et le reste la matière ordinaire et les étoiles..

Une image contenant texte, capture d’écran, Police

Description générée automatiquement La matière noire est-elle une énigme ? Zwicky, Vera Rubin…

Il pourrait exister trois types de matière noire.

La chaude, particules relativistes WIMPS

La tiède intermédiaire, les neutrinos stériles

La froide, longtemps favori, axions ?

Aucune de ces particules n’a été détectée. Problème !

On pense à des alternatives comme : MOND, superfluide, gravité émergente, etc..

L’énergie sombre et constante cosmologique.

Dépend de son équation d’état p = wrc²

· L’énergie du vide, la constante cosmologique, dans ce cas w=-1 ? Mais, problème : écart avec la théorie quantique des champs (TQC) de 10¹²²

· Un champ de force : la quintessence dans ce cas -1 < w < -1/3

· Une énergie fantôme où w < -1

· Un artefact, on n’en aurait peut-être pas besoin.

Mais le destin de l’Univers dépend de l’équation d’état de l’énergie noire que l’on ne connait pas.

Bien que la collaboration Planck ait fourni cette valeur :

W = 1,028 +/- 0,0032!!! Semble valider la valeur de 1.

On espère beaucoup de la mission Euclid pour contraindre l’énergie noire.

Puis il rentre dans le vif du sujet :

A-T-ON BESOIN D’UNE THÉORIE DE LA GRAVITATION QUANTIQUE ??

Oui, si on veut :

· Quantifier la gravité

· Éliminer les singularités de la RG

· Unifier les 4 forces ?

· Éliminer les paramètres libres de la TQC

· Expliquer l’énergie sombre ?

· Résoudre le paradoxe de l’information des trous noirs

· Un avant Big Bang ?

· Etc…

Une image contenant texte, diagramme, Police, carte

Description générée automatiquement

La libre invention de la gravité quantique.

JPL nous montre malicieusement « quelques » solutions qui ont été étudiées pour résoudre ce problème.

Voir figure déroutante !

Les solutions sont tellement nombreuses que l’on a peine à lire les textes.

En gravité classique (chemins bleus), la théorie de Newton en fait partie, et la RG et d’autres noms dont on n’a jamais entendu parler.

En gravité quantique (chemins jaunes, marrons et verts), il y a trois variantes :

· Les cordes et les boucles (vert)

· Métrodynamique (marron)

· La géométrie non commutative. (jaune)

La gravité quantique à boucle.

Idées de Abhay Ashtekar et de Carlo Rovelli.

On quantifie la gravité, il va y avoir des quantas d’espace et des quantas de temps.

Cette théorie pourrait être testable.

Conséquence : les fontaines blanches, quand l’effondrement atteint la valeur de Planck, la gravité s’inverserait et l’étoile rebondirait !!

Les cordes.

L’approche la plus ancienne (années 1960) développée par G Veneziano principalement.

Les particules élémentaires ne sont plus des objets définis mais des bouts d’espace qui vibrent, des cordes ouvertes ou fermées. Cordes ouvertes : toutes les particules élémentaires sauf le graviton, cordes fermées : le graviton. Les modes vibratoires décident de quelle particule il s’agit.

Mais il y a un prix à payer pour une telle simplification : il y a 7 dimensions d’espace en plus, donc en tout 11 dimensions d’espace-temps.

Malheureusement il y a aussi de trop nombreuses solutions, 10⁵⁰⁰ approx. !!

C’est élégant mais trop de paramètres libres (105) et repose sur SUSY non démontrée !

De l’Univers au multivers. Il y en a différents types. (je ne m’étends pas)

· Interprétation d’Everett

· Cosmologies inflatoires, critiques de l’inflation, bulles d’espace avec des lois différentes..

· Les cordes, paysages.

· Cosmologie à rebond

· Multivers mathématiques

Trois approches nouvelles :

· Les triangulations dynamiques causales.

· La gravité entropique (ou émergente).

· La géométrie non commutative. Sur laquelle il va s’étendre un peu plus.

C’est sa théorie préférée, due à Alain Connes. C’est une généralisation complète de la géométrie de Riemann.

Il va utiliser la géométrie non commutative pour faire de la physique et l’appliquer au modèle standard.

Ce serait un compromis entre l’espace de fond continu (Cordes) et l’espace de fond discret (Boucles), une sorte d’espace de fond flou.

Un rappel sur la non commutativité : normalement : a x b = b x a , c’est la commutativité, mais ce n’est pas toujours le cas, par exemple pour le produit de matrices ou les rotations.

Une image contenant texte, capture d’écran, carte de visite, Police

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L’une des idées de base de la gravitation quantique non commutative est que les opérateurs sur la courbure de l’espace et sur les coordonnées de l’espace ne vont pas commuter.

Cela va donner naissance au modèle standard non commutatif.

Notre espace serait le produit de deux espaces, l’un riemannien continu et commutatif qui contiendrai la RG, l’autre un espace discrétisé non commutatif qui contiendrait le modèle standard des particules.

Il évoque ensuite la possibilité ou non d’un avant Big Bang. Avec le fameux grand rebond.

Une image contenant texte, capture d’écran, calendrier, nombre

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