Le Pouvoir de l 'Imaginaire (429) : la gravité quantique est elle valide?
Dans ce premier article où je mets en avant mes grattements d’oreille à propos de l’existence des ondes gravitationnelles et la difficulté de préciser même ce que l’ on doit chercher , je me vois malgré tout obligé de reconnaitre que le comité NOBEL a déjà fait un premier pas en 1993.….Russell Hulse et Joseph Taylor nous auraient ( parait-il)fourni une preuve indirecte de l'existence de telles ondes en observant le pulsar binaire PSR B1913+16 et en montrant que sa période orbitale décroît précisément comme le prédisait la théorie de la relativité générale à condition que l'on considère que ce système perde cette énergie sous cette forme d’ondes …..- « Formidable Olivier ! » me dites-vous … « Toi qui te demandais quelle était la vitesse de propagation du champ de gravité … et surtout comment on s’aperçoit que ces ondes existent ! Tu as la réponse !»-« Ah ouais !Tu crois ? Tout ce que je sais c’est que le pulsar composé de 2 étoiles à neutrons émet des impulsions dans la bande radio et que si le système modifiait sa période orbitale ,( par exemple par rapprochement et accélération brusque de cette période il y aurait alors variation d’énergie ….….-« Et alors ? … »- « Eh bien une approximation de cette énergie rayonnée serait décrite par la formule du rayonnement quadripolaire du grand Albert !Et on passerait de l’observation d une onde radio électromagnétique à une autre d’un type différent ! » ……-« Et cela se traduirait par quel type d’observation ? »-« La propagation de l’onde gravitationnelle lors de la coalescence de 2 corps massifs se déroulerait pour un couple de binaire a neutrons en coalescence suivant un graphique I= f (t) suivant : voir aussi mes photos :
Binary systems made up of two massive objects orbiting each other are an important source for gravitational-wave astronomy. The system emits gravitational radiationas it orbits, these carry away energy and momentum, causing the orbit to shrink.[1][2] Shown here is a binary white dwarf system, an important source for space-borne detectors likeeLISA. The eventual merger of the white dwarfs may result in a supernova, represented by the explosion in the third panel.Gr-« Et notre manip de mesure ,ce serait alors quoi?-« …Se ferait par les deux bras perpendiculaires d’un interféromètre de MICHELSON laser astral dont l’un diffèrerait de l’autre à moins d’un milliardième de milliardième en relatif (delta L /L) lors du passage de l’onde gravitationnelle ….-« AH C’ EST PAS DU TOUT CUIT !DIS DONC …..Tu vois cela réalisé pour quand ?-« Dans 10 ans peut-être et si le LISA pathfinder fonctionne !--------------------------------------------------------------------------Vous ne vous rappelez peut être pas que j’ai terminé le précédant article par une interrogation : « Alors mon correspondant DM qui traite le système de PLANCK par le mépris a-t-il raison ? »…J’Y joins aussi le commentaire récent de mon autre correspondant( JJM ) qui ne voit aucune nécessité de se forcer à réunir par un arsenal mathématique la gravitation G aux deux autres constantes …. Mon explication est banale et de nature historique et épistémologique ….. Si au cours du 20ème siècle les physiciens se sont aperçus que c correspondait au régime des objets ”rapides”, h au régime des objets ”petits” et G au régime des objets ”lourds”, il était prévisible et je dirais même inévitable de les voir rechercher à quelles conditions il fallait se mettre pour les voir PEUT ETRE interagir les 3 ensemble …Et mon graphique d hier sur les valeurs des 4 interactions montre que les conditions se rejoindraient peut être pour des valeurs d’énergie et d’échelles d’espace inobservables !!!-----------------------------------------------------------------------Allons plus loin ….Supposons qu’on veuille sonder une région de l’espace-temps de longueur L(P) , la longueur de Planck. Qu’est ce qui s’ y passe ? Il faut alors utiliser un rayonnement dont l’énergie associée est E = hc/L(P) ……Mais comme le rayon de Schwarzchild associé à une telle énergie est égal à E/c² .G /c² =Gh/L(p)c3 ….cela signifie qu’en voulant observer une région de l’espace-temps à cette échelle, on crée un trou noir qui l’englobe. En définitive ,on ne peut donc pas extraire d’information physique sur la géométrie `a des échelles de distances !-----------------------------------------------------------------------On devrait donc en déduire que l’espace-temps est lui aussi gouverné par les lois quantiques et les phénomènes d’incertitude probabilistes ,… ce que pourtant je ne ferai pas !Pourquoi ? On va reparler du système d unités de PLANCK !A SUIVRE.Le Pouvoir de l'Imaginaire ( 428) : Les ondes gravitationnelles ....
Je quitte aujourd’hui le thème des controverses sur l’Energétique électrique du proche avenir pour vous proposer de revenir sur un sujet fondamental ….Ce matin, jetant un coup d’œil sur le calendrier des tirs spatiaux à venir je m’aperçois que L’ESA , notre agence européenne dédiée à l’espace, va lancer en novembre depuis la Guyane le LISA Pathfinder qui doit valider la mission future à l’échelle 1 dédiée à l’interférométrie spatiale (LISA ) pour mesure des ondes gravitationnelles…..Or je suis embarrassé par ce sujet car il bouscule depuis longtemps chez moi la part de l’indéfectible fidélité dont je fais preuve vis-à-vis des théories d’ Einstein ! Résultat : je me demande si on ne court pas ,avec çà , après un lièvre imaginaire voire plusieurs !Et en effet , je m’explique :il y a parmi mes correspondants sur ce blog deux personnes qui l’ une (JJM) attaque EINSTEIN pour son espace-temps courbe et surtout évolutif tandis que l’autre (DM) attaque PLANCK , ses unités et même ses fluctuations quantiques et propose une solution duale de la structure de l’Univers par le biais du Sub-quantique…. Or je vous ai souvent expliqué que l’espace-temps de la Relativité générale décrivait un paysage « continu » avec des phénomènes « obligatoires » tandis que la mécanique quantique nous le décrivait comme sujet à l’aléatoire ,au probabilisme et à un « morcellement discret »….Ces deux théories sont-elles contradictoires ou subtilement complémentaires ?.Rappelez-vous ( pour la Nième fois le dialogue EINSTEIN/BOHR ) « DIEU ne joue pas aux dés ! » …..Et sa réplique : « Qui êtes-vous Albert Einstein pour dire à Dieu ce qu'il doit faire ? » ………Je profite donc de cette occasion pour faire le point et dire ce que j’espère personnellement de ces manips futures ……Comme je vous l’ ai cent fois dit la physique fondamentale a connu deux révolutions avec l’introduction successive des théories de la relativité générale et de la mécanique quantique et aujourd’hui le désir permanent des physiciens est à toute force de vouloir les accoupler ……. La « gravité quantique » serait le résultat de l’hypothétique unification de ces deux théories ; je vous en ai livré ici diverses approches tant américaines qu’internationales ou meme francaises …Et je vous cite les noms des célébrités qui cultivent ce désir : Abhay Ashtekar,John Baez,Julian Barbour,Martin Bojowald,Brian Greene,Stephen Hawking,Peter Higgs,Michio ,Roger Penrose,Carlo Rovelli, Lee Smolin, Edward Witten etc …… « QUE DU BEAU MONDE ! » direz-vous….Mais il n’est pas question en cette matière d’avancer de nouveau des arguments d’Autorité mais de présenter des raisonnements et modèles pertinents accompagnés de manips de probation……-----------------------------------------------------------------Avant d’attaquer les ondes gravitationnelles je vais donc vous expliquer en détail l’approche à laquelle je me rallie pour ce mariage de la carpe et du lapin : la gravité quantique …..La gravite quantique serait supposée se manifester dans un régime physique où il deviendrait nécessaire de considérer à la fois h, c et G. Et sans qu’ il soit possible de me contredire , je peux me livrer par analyse dimensionnelle arriver à estimer les échelles caractéristiques de l’ Univers où cet « assemblage à trois »( !) se produirait ! Si dim h = M · L2 · T−1, ;si dim c = L · T−1 et si = M−1 · L3 · T−2.dim G= M−1 · L3 · T−2 , on en déduit les valeurs de ces échelles qu’ on a pris coutume d’appeler énergie et longueur de Planck….Or celles-ci valent respectivement 10 puissance 28eV, et 10 puissance −35 mètre VOIR MA PHOTO CI DESSUS !!!!Disposons nous de quelque chose , dans notre boite à outils de physiciens qui puisse vérifier à ces échelles que h ,c et G y sont mariables ?????Non ! Ces échelles paraissent donc hors de portée de nos expériences actuelles. Alors mon correspondant DM qui traite le système de PLANCK par le mépris as-t-il raison ?A SUIVRE
jeudi 24 septembre 2015
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