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Finalement, qu’est-ce que le vide et qu’est-ce que la matière, que sont leurs interactions ?

jeudi 10 septembre 2009

Rappelons d’abord que bien des hypothèses simples sur ce thème ont dû être abandonnées car elles ne correspondaient pas aux résultats des expériences.

La principale et la plus simple de ces hypothèses sans issue a été celle d’une matière constituée d’objets, formés d’une somme de particules élémentaires, se déplaçant dans un vide ne contenant aucune sorte de particules.

La matière n’est pas une simple somme de particules. L’élémentarité ne peut se concevoir en termes d’objets. Le vide contient des particules (dites « virtuelles ») se comportant différemment que les particules (dites « réelles ») ayant une masse au repos. Le vide ne se contente pas de s’opposer à la matière. Il contient aussi des particules. Même la particule dite élémentaire n’est pas une seule particule mais tout un nuage issu du vide et qui se déplace en même temps que la particule. C’est ce qui explique que la particule soit à la fois ponctuelle et se manifeste dans un espace de dimension non nulle. Cela explique également que des interférences aient lieu entre la particule et elle-même : ce sont des interférences entre les particules virtuelles du nuage.

Au sein de ce nuage, la particule qui possède une masse au repos n’est pas toujours la même. Au contraire, la propriété de masse saute sans cesse d’une particule (virtuelle) du nuage à une autre. La matière est une propriété émergente et non un objet fixe. Elle ne contente pas de s’opposer à la lumière et au vide. Elle est fondée sur les mêmes éléments qu’eux : des particules et antiparticules virtuelles.

Le vide est sans cesse le siège de transitions ultra-rapides qui permettent de dissocier les particules virtuelles associées par paires : particules et antiparticules virtuelles. Dans le vide, il y a autant d’antiparticules que de particules. Elles se séparent et se couplent sans cesse, constituant ainsi les oscillateurs de base du virtuel.

La dynamique des particules et des particules virtuelles provient de leurs interactions via les photons ainsi que des attractions et répulsions dues à leur charges électriques.

Les particules (virtuelles comme réelles) ne se touchent pas. En effet, elles sont entourées de particules et antiparticules (du virtuel de virtuel ou du virtuel) qui constituent des couches électrisées successivement positives et négatives qui repoussent toute autre particule qui s’approcherait trop.

Quant aux photons qui couplent une particule et une antiparticule, ces nuages entourant chaque particule amènent la particule et l’antiparticule a s’attirer (électriquement) puis à se repousser du fait de la couche virtuelle électriquement opposée à la charge de la particule.

Il en résulte un mouvement périodique qui définit la période du photon (qu’il soit réel ou virtuel).

Les couches successives de niveaux emboités en fractale déterminent donc à la fois les caractéristiques de la matière, de la lumière (attraction et répulsion périodiques) et du vide (attraction puis répulsion désordonnées).

Les photons (appelés « lumière » ou radiation électromagnétique) sont constitués par le couplage d’une particule et d’une antiparticule virtuels qui, en échangeant sans cesse des interactions fondées sur le niveau inférieur, sont couplés.

La masse de la particule « réelle » n’est rien d’autre que la rupture de symétrie de cet équilibre dynamique du vide. Séparation durable entre particule et antiparticule, elle privilégie pour un nombre infime de particules (par rapport au grand nombre de particules virtuelles) la propriété matière plutôt qu’antimatière.

La matière se couple avec les particules et antiparticules virtuelles du vide, en émettant des photons. La matière ne fait pas qu’émettre et recevoir des photons : après échange, la particule n’est plus la même et le photon n’est plus le même. La matière est électrisée comme le sont les particules et antiparticules virtuelles. En recevant ou en émettant un photon, la particule se couple avec l’un des éléments du couple particule/antiparticule du photon, celui qui est d’électricité opposée.

Les particules « réelles » ne relationnent pas par contact mais via des photons. Les particules virtuelles ne relationnent pas par contact mais via des photons virtuels qui sont constitués du couplage d’une particule et d’une antiparticule, qui sont appelés « virtuel de virtuel ».

La notion de « virtuel » fait appel à des seuils appelés inégalités d’Heisenberg. Quand on est en dessous de ces seuils, on est dans le virtuel. Ce qui est inférieur à un quanta h est du virtuel, c’est-à-dire un phénomène du vide quantique. Par exemple, le spin moitié de h (un demi quanta) de la particule électrisée, comme l’électron, est une manifestation du vide.

Le spin est une manifestation de l’interaction entre la particule réelle et son nuage virtuel : la rotation due au magnétisme des particules et antiparticules du nuage due à l’interaction entre particules électrisées. Ce n’est pas une simple rotation sur elle-même de la particule réelle. Les particules virtuelles comme les particules réelles tourbillonnent dans le vide du fait des interactions magnétiques entre particules chargées électriquement et les dipôles du vide.

Le vide loin de la matière ne se comporte pas comme l’espace autour de la matière en termes de temps et d’espace. Dans le vide ont lieu des sauts de temps et d’espace. La discontinuité fondamentale se manifeste également pour l’espace-temps. Et la flèche du temps n’existe pas. Le temps du vide existe mais il est désordonné : il fait des petits sauts, aussi bien vers le passé que vers le futur. Il n’est ordonné que par la présence d’une grande quantité de matière qui interagissent et constituent un temps régional cohérent.

Le temps ordonné est donc un effet collectif de la matière. C’est un phénomène émergent. Le temps est modifié par la présence de matière. La relation quantique qui expose qu’une transformation « réelle » ne peut se produire que par un échange d’une nombre entier de quanta – quantité qui est une action c’est-à-dire une énergie fois un temps (E fois t égale un quanta ou un nombre entier de quanta) signifie que gagner de l’énergie consiste à perdre du temps.

Les « horloges » et les « règles » du vide, mesures du temps et de l’espace, sont les photons « réels » et les photons « virtuels ». L’éloignement puis le rapprochement du couple particule/antiparticule du photon en est la mesure. L’interaction entre particules via les photons met les particules (virtuelles comme réelles) à la même aune d’espace-temps.

C’est de ce monde du vide que proviennent les phénomènes fondamentaux des interactions de la matière et du vide, telle qu’elle est décrite par les schémas de Feynman qui expliquent les apparitions et disparitions de couples particules/antiparticules dans le vide.

- couplage électron-photon (appelé vertex) : un électron peut émettre ou absorber un photon ; ce processus a une probabilité proportionnelle à la charge électrique de l’électron ;
- propagateur du photon : un photon peut être émis à un point donné de l’espace-temps et absorbé à un autre ; la probabilité ne dépend que de la distance dans l’espace-temps entre les deux points ;

- propagateur de l’électron : un électron peut être émis à un point donné de l’espace-temps et absorbé à un autre

Robert Paris

La suite ...

4 Messages de forum

  • Le vide loin de la matière ne se comporte pas comme l’espace autour de la matière en termes de temps et d’espace. Dans le vide ont lieu des sauts de temps et d’espace. La discontinuité fondamentale se manifeste également pour l’espace-temps. Et la flèche du temps n’existe pas. Le temps du vide existe mais il est désordonné : il fait des petits sauts, aussi bien vers le passé que vers le futur. Il n’est ordonné que par la présence d’une grande quantité de matière qui interagissent et constituent un temps régional cohérent.

    Le temps ordonné est donc un effet collectif de la matière. C’est un phénomène émergent. Le temps est modifié par la présence de matière. La relation quantique qui expose qu’une transformation « réelle » ne peut se produire que par un échange d’une nombre entier de quanta – quantité qui est une action c’est-à-dire une énergie fois un temps (E fois t égale un quanta ou un nombre entier de quanta) signifie que gagner de l’énergie consiste à perdre du temps.

    Les « horloges » et les « règles » du vide, mesures du temps et de l’espace, sont les photons « réels » et les photons « virtuels ». L’éloignement puis le rapprochement du couple particule/antiparticule du photon en est la mesure. L’interaction entre particules via les photons met les particules (virtuelles comme réelles) à la même aune d’espace-temps.

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  • Au sein de ce nuage, la particule qui possède une masse au repos n’est pas toujours la même. Au contraire, la propriété de masse saute sans cesse d’une particule (virtuelle) du nuage à une autre. La matière est une propriété émergente et non un objet fixe. Elle ne contente pas de s’opposer à la lumière et au vide. Elle est fondée sur les mêmes éléments qu’eux : des particules et antiparticules virtuelles.

    Le vide est sans cesse le siège de transitions ultra-rapides qui permettent de dissocier les particules virtuelles associées par paires : particules et antiparticules virtuelles. Dans le vide, il y a autant d’antiparticules que de particules. Elles se séparent et se couplent sans cesse, constituant ainsi les oscillateurs de base du virtuel.

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  • Maurice Jacob dans « Au cœur de la matière » :

    « Le vide est animé par la création continuelle et la disparition rapide de paires électron-positron. Ce sont des paires virtuelles mais cela va compliquer notre processus d’absorption qui ne demande qu’un temps très bref durant lequel ces paires virtuelles ont bien le temps de se manifester. L’électron, de charge négative, va ainsi attirer les positrons de ces paires virtuelles en repoussant leurs électrons. « Approchant » de l’électron, le photon va ainsi le « voir » entouré d’un « nuage » de charge positive dû aux positrons virtuels attirés. Il aura l’impression que la charge de l’électron est plus faible que celle annoncée. C’est une version quantique de l’effet d’écran. (…) Revenons à notre électron absorbant un photon tout en s’entourant d’un nuage virtuel contenant plus de positrons que d’électrons. Si le transfert augmente, le photon peut « voir » avec plus détail. Il « attrapera » l’électron avec une partie plus faible de ce nuage positif qui l’entoure. Le photon aura l’impression que la charge de l’électron augmente avec le transfert qu’il apporte. (…) L’effet principal peut être conçu comme la transformation de photon en une paire électron-positron, qu’il réabsorbe avant l’interaction. (…) La diversité sort de la structure du vide. (…) Le vide du modèle standard a une structure. Il se comporte d’une façon analogue à un corps supraconducteur. (…) Si le temps d’observation est de dix puissance moins 21 secondes (…) des paires électron-positron peuvent spontanément apparaître. Si le temps d’observation tombe à dix puissance moins 24 secondes, (…) le vide peut bouillonner de pions. Sur un temps de dix puissance moins 26 secondes, une particule Z peut se manifester. (…) Quand on atteint un temps de dix puissance moins 44 secondes, la gravitation devient quantique. »

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  • Parmi les surprises que réserve le vide (interstellaire) il y a non seulement le fait que le vide n’est pas vide (car il contient de la matière noire et donc de l’énergie), mais il y a surtout la colossale énigme suivante : lorsque l’espace vide est en expansion, la densité de ce "vide", au lieu de diminuer, comme on pourrait s’y attendre logiquement, reste en fait constante. Tout se passe comme si de la matière noire (et donc de l’énergie) surgissait en permanence au sein même du vide, pour compenser constamment et exactement, par un accroissement interne, la perte de densité que l’expansion de l’espace implique nécessairement.
    Autrement dit, non seulement le vide n’est pas vide, mais il recèle une source permanente de matière et d’énergie.
    On peut doubler puis quadrupler ou multiplier par un million la taille de l’univers, mais la densité du vide, non nulle, reste constante. C’est bien pour cela que l’on parle de "constante cosmologique", d’ailleurs.

    Question : d’où vient cette matière noire ? Y a-t-il une porte de derrière par laquelle s’introduit subrepticement la matière noire dans le vide ? Ou bien est-ce une sorte de génération spontanée, due aux propriétés quantiques du vide ? Cette dernière piste a une portée très poétique. Imaginez que le vide soit un pinceau chargé d’encre de Chine. Un Créateur, d’un geste auguste et fractal, trace en permanence les idéogrammes quantiques dont est finement tissée la matière noire. Son pinceau, souple et dense, ne s’assèche jamais : il est à lui même son propre encrier.

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