NOVEMBER 7, 2024 DIALOG
Fluids thicken at the speed of light: A new theory extends Einstein's relativity to real fluids
Les fluides s'épaississent à la vitesse de la lumière : une nouvelle théorie étend la relativité d'Einstein aux fluides réels
par Alessio Zaccone
Crédit : CC0 Domaine public
La théorie de la relativité restreinte regorge d'effets contre-intuitifs et surprenants, dont les plus célèbres sont la contraction de longueur et la dilatation du temps. Si un objet se déplace à une vitesse relative, qui est une fraction non négligeable de la vitesse de la lumière, par rapport à un observateur, la longueur de l'objet dans la direction du déplacement apparaîtra plus courte à l'observateur qu'elle ne l'est en réalité dans le référentiel de repos de l'objet.
En particulier, elle apparaîtra plus courte d'un facteur égal à un divisé par le facteur de Lorentz. Ce dernier ne dépend que de la vitesse relative entre l'objet et l'observateur et de la vitesse de la lumière, et ne peut être supérieur ou égal qu'à un, d'où l'effet de « contraction de longueur ».
Bien que la contraction de la longueur et la dilatation du temps soient des effets relativistes bien établis, connus depuis bien avant l'article d'Einstein sur la relativité restreinte de 1905, on peut se demander si d'autres effets relativistes concernant d'autres propriétés physiques fondamentales peuvent être prédits par la relativité restreinte.
Par exemple, malgré des recherches intenses dans le domaine de l'hydrodynamique relativiste, une théorie relativiste de la viscosité des fluides qui soit également capable de retrouver la limite des gaz classiques a fait défaut jusqu'à présent. C'est le symptôme révélateur que les théories relativistes disponibles sur la viscosité sont, peut-être, incomplètes.
Dans un nouvel article publié dans Physical Review E, j'ai dérivé une théorie microscopique générale de la viscosité des fluides, basée sur l'équation de Langevin relativiste récemment proposée (dérivée d'un lagrangien microscopique relativiste de bain de particules), combinée à une théorie microscopique non affine des déplacements au niveau des particules sous écoulement. Ce cadre décrit le mouvement microscopique des particules (atomes ou ions) résultant de leurs interactions et collisions avec d'autres particules, sous un champ d'écoulement imposé.
Alors que les particules ont tendance à suivre le champ d'écoulement, elles s'en écartent également en raison des interactions avec d'autres particules. Ces « déviations » sont appelées mouvements « non affines » et contribuent grandement à la dissipation de l'impulsion dans le fluide en mouvement.
En relativité restreinte, l'« impulsion » pertinente pour le mouvement relatif de l'objet par rapport à un observateur est l'« impulsion propre », qui est l'impulsion ordinaire de la particule multipliée par le facteur de Lorentz (là encore, ce dernier est un nombre toujours supérieur à 1 et un nombre très grand pour les objets se déplaçant à ou près de la vitesse de la lumière).
La nouvelle théorie que j'ai élaborée montre que la viscosité du fluide, qui est proportionnelle à la perte d'impulsion propre pour un fluide se déplaçant près de la vitesse de la lumière, est donc proportionnelle à la viscosité ordinaire du même fluide se déplaçant à des vitesses ordinaires multipliée par le facteur de Lorentz.
Dans la limite opposée des fluides à haute énergie se déplaçant à des vitesses extrêmement élevées (par exemple, le plasma quark-gluon ou les plasmas relativistes classiques), la théorie prédit la dépendance cubique de la température en accord avec les preuves et produit une nouvelle loi fondamentale de la physique qui rassemble les constantes fondamentales les plus importantes de la nature.
Il est intéressant de noter que j'ai réalisé que la nouvelle théorie pourrait dévoiler un effet jusqu'ici négligé de la théorie de la relativité d'Einstein. Par exemple, par analogie avec la contraction de la longueur et la dilatation du temps, nous pouvons parler d'un « épaississement des fluides » comme d'un nouvel effet relativiste qui a été négligé jusqu'à présent et qui pourrait avoir des conséquences importantes pour notre compréhension des plasmas relativistes en astrophysique et en physique des hautes énergies, y compris le plasma quark-gluon obtenu à partir de réactions de collision nucléaire à haute énergie.
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COMMENTAIRES
Cet varticle me srprend !Et il semble que l on n 'avait pas exploré tous les petits recoins de la relatité restreinte !!!
L "auteur,Zaccone Alessio appartient à | Università degli Studi di Milano Statale et j espère quie son article sera analysé à la loupe !!!
Les fluides s'épaississent à la vitesse de la lumière : une nouvelle théorie étend la relativité d'Einstein aux fluides réels
La théorie de la relativité restreinte regorge d'effets contre-intuitifs et surprenants, dont les plus connus sont la contraction de la longueur et la dilatation du temps. Si un objet se déplace à une vitesse relative, qui est une fraction non négligeable de la vitesse de la lumière, par rapport à un observateur, la longueur de l'objet dans la direction du déplacement apparaîtra plus courte à l'observateur qu'elle ne l'est en réalité dans le référentiel de repos de l'objet,...
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More information: Alessio Zaccone, Relativistic theory of the viscosity of fluids across the entire energy spectrum, Physical Review
NB/ Alessio Zaccone received his Ph.D. from NB/Università degli Studi di Milano
Zaccone Alessio | Università degli Studi di Milano Statale
Full professor, Department of Physics, Scientific-Disciplinary Sector PHYS-04/A - Theoretical Physics of Matter, Models, Mathematical Methods and Applications.
Academic advisor
Hans Jürgen Herrma
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