antigravité cosmo SAF G Chardin 9 fev 2019

Président du Comité des très grandes infrastructures de recherche du CNRS
« L’INSOUTENABLE GRAVITÉ DE L’UNIVERS. »

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

Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et se nomme : Chardin-Insoutenable gravité SAF.pdf, qui se trouve dans le dossier COSMOLOGIE-SAF/ saison 2018-2019.

Pour info les actualités cosmo présentées ce jour-là sont aussi disponibles sur le site de la commission.

Une salle bien pleine (plus de 45 personnes) pour un sujet éminemment intéressant et controversé.

Ce livre fait débat, car il propose une idée plutôt iconoclaste : l’antimatière résoudrait le problème de la matière noire et de l’énergie noire !

On sait que 95% de notre Univers nous est inconnu, matière noire et énergie noire qui semblent nécessaires pour structurer notre Univers, sont des entités très énigmatiques. Mais depuis leur introduction, on n’a rien trouvé.

Or, d’après G Chardin, ces problèmes pourraient être résolus si on imaginait qu’il reste de l’antimatière dans notre Univers et que celle-ci possède une masse négative !

Évidemment, c’est audacieux et à contrecourant des pensées actuelles, mais on devrait bientôt pouvoir tester cette hypothèse.

Des esprits simplistes diront qu’avec l’antimatière et les masses négatives, les pommes tomberont…vers le haut ! Ce n’est pas aussi simple, mais c’est quand même le principe

Gabriel Chardin commence par rappeler les 4 affirmations qui sont considérées maintenant comme inexactes et qui ont freiné les travaux liés à l’introduction de masses négatives.

· Les masses négatives sont impossibles, elles conduiraient à une instabilité majeur, d’après : E.Witten, R. Schoen et Shing-Tung Yau, Hawking

· La gravité répulsive est impossible, elle violerait les conditions d’énergie

· Toute violation du principe d’équivalence, au cœur de la Relativité Générale doit être très faible ou nulle.

· Il n’y a aucune indication d’une différence entre la matière et l’antimatière en Relativité Générale

La gravitation a subi des évolutions majeures entre la théorie de Newton et celle d’Einstein avec la relativité générale.

On est passé d’une théorie basée sur la notion de force dans un espace euclidien avec un temps absolu selon Newton à une théorie basée des trajectoires suivant des géodésiques (donc des lignes droites dans un espace-temps courbe maximisant le temps propre de l’objet en mouvement) selon Einstein.

La théorie de la relativité est actuellement la meilleure théorie que l’on ait pour expliquer un large ensemble de phénomènes gravitationnels observables (déflexion des rayons lumineux, ondes gravitationnelles, trous noirs, …).

Dans les années 1966-68, Brandon Carter a remarqué que dans les trous noirs en rotation, les trous de ver permettaient de connecter deux univers où la gravitation est attractive dans celui contenant le trou noir et répulsive dans celui contenant le trou blanc.

La charge et la masse des particules dans le premier univers changent de signes dans le second univers. Une particule dans notre univers classique de masse positive deviendrait donc après la traversée du trou de ver son antiparticule mais avec une masse négative.

Kip Thorn a montré qu’il était nécessaire d’employer de la matière exotique de masse négative pour maintenir le trou de ver ouvert pour autoriser un passage entre les deux univers.

Le voyage entre deux régions d’un même univers s’apparente par rapport à l’univers extérieur au trou noir et au trou blanc à un voyage effectué une vitesse supérieure à celle de la lumière ce qui autorise un possible voyage dans le passé (paradoxe du grand-père).

Hors ce paradoxe du grand-père peut être contourné et permet même d’approcher le comportement bizarre de la physique quantique.

Dès les années 30 avec Fritz Zwicky et ensuite dans les années 70 avec Vera Rubin, on a pu mettre en évidence de la matière manquante dans les disques de galaxies.

En 1998, l’étude des supernovae ont permis de mettre en évidence ce que l’on nomme l’accélération de l’expansion de l’univers se traduisant comme un effet de répulsion gravitationnelle à grande échelle correspondant à 70% du contenu énergétique de notre univers.

Tout ceci menant à une composition très étrange de l’Univers, où 95% de sa composition est…inconnue !

La découverte de cette énergie « sombre » a conforté l’idée d’une composante négative au niveau gravitationnelle et sa véritable nature reste à découvrir.

Le modèle du Big Bang a été amandé pour le rendre cohérent aux observations (une phase ultra-courte de décélération après le big bang avant l’inflation, puis inflation, puis une phase de décélération plus longue jusqu’à la nouvelle phase d’accélération de l’expansion actuelle).

La cause de ces phénomènes reste encore aujourd’hui peu comprise et ils n’ont pas reçu encore de confirmations expérimentales directes.


Mais où est donc passée l’antimatière découverte théoriquement par Dirac ?

Comme le signale G Chardin, le modèle cosmologique actuel de l’Univers est assez invraisemblable :

· D’abord une phase ultra-courte de décélération extrêmement violente (environ 10-³⁵ seconde)

· Suivie d’une phase également extrêmement courte d’inflation, première phase d’accélération de l’expansion

· Et on retrouve une phase, très longue celle-là, de décélération, d’une violence qui diminue avec le temps, alors que baisse la température

· Et c’est seulement au bout de quelques milliards d’années que débute une nouvelle phase d’accélération de l’expansion, due à une mystérieuse énergie noire

La masse inertielle et masse gravitationnelle passive restent positives alors que la masse gravitationnelle active est négative.

La masse négative tombe ainsi comme la masse positive dans un champ de gravité produit par une masse positive mais cette masse négative produit une gravité répulsive pour une masse négative et aussi positive.

En 1993, RM Price utilise le concept de masse négative pour la masse inertielle et gravitationnelle passive (respectant ainsi le principe d’équivalence).

La force est dirigée vers le haut ce qui donne une accélération vers le bas pour une masse négative de Price.

Si on accroche la masse négative pour éviter qu’elle ne tombe, il faut l’accrocher avec une force vers le bas.

On obtient ainsi un système flottant en équilibre si les deux masses se compensent (m-m=0), mais si le lien entre les deux masses se cassent, alors elles tombent toutes les deux de façon identique selon le principe d’équivalence.

Les régions moins denses dans l’univers agissent de façon similaire à des masses négatives.

Le modèle d’univers utilisant la notion de masse négative correspond à celui de Dirac-Milne dans lequel la gravitation permet de séparer facilement la matière de masse gravitationnelle positive et l’antimatière de masse gravitationnelle négative. Dans cet Univers il y aurait autant de matière que d’antimatière ; celle-ci serait présente dans les vides intergalactiques qui repousseraient ainsi les grandes structures.

La relation distance-luminosité des supernovae de type Ia entre le modèle standard Lambda-CDM et le modèle de Dirac-Milne sont très proches.

Trois expériences sont en cours au CERN (Gbar, AEgIS, ALPHA-g) pour analyser les trajectoires d’antiparticules dans le champ gravitationnel terrestre. Elles n’ont pour l’instant par réussi à faire des mesures fiables.

Une image contenant table, assis, intérieur, ciel

Description générée automatiquement

L’expérience ALPHA en cours au CERN veut montrer qu’un atome d’antihydrogène, tombe …vers le haut soumis à un champ de gravité !

C’est le rôle de ELENA, (Extra Low ENergy Antiproton) un décélérateur d’antiprotons de produire ces particules de basse énergie pour les envoyer vers les expériences voulues. En 2011 Elena a produit de grandes quantités d’antihydrogène pendant une quinzaine de minutes afin d’étudier leurs propriétés.

AEGIS (Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) utilise un faisceau d’antihydrogène pour mesurer l’effet de la gravitation terrestre sur l’antimatière. L'expérience AEGIS devrait apporter la première mesure directe d'un effet gravitationnel sur un système d'antimatière.

Afin de montrer que l’antihydrogène monte au lieu de tomber (qu’elle antigravite comme on dit), il faut s’assurer qu’il soit presque au repos, donc loin de toute agitation thermique, c’est-à-dire à très basse température.

Les scientifiques de l’expérience vont devoir le refroidir à quelques microkelvins, c’est là une des difficultés de cette expérience, dont on devrait avoir les résultats dans les mois qui viennent.

· Sa quantification reste un défi, quelle est la bonne solution ? cordes ? gravité à boucles etc..

· Cette hypothèse pourrait expliquer beaucoup de choses incomprises actuellement

· Les 3 expériences du CERN devraient nous en apprendre plus dans quelques années.

Notez dès à présent les dates des prochaines réunions : toujours à 15H au siège 3 rue Beethoven P16

· Samedi 13 Avril 2019 15H : Jeremy Neveu du LAL Orsay sur « le télescope cosmologique LSST »

· Samedi 15 Juin 15H : JC Hamilton APC sur « L’exploration de l’Univers primordial avec QUBIC »

· Samedi 12 Octobre 15H : Denis Gialis sur « les multivers et la cosmologie »

Prochaine conférence mensuelle de la SAF à TeleComParistech : Vendredi 8 Mars 2019 19H00

SUR « IL Y A 50 ANS : APOLLO et LA CONQUÊTE LUNAIRE.
COMMENT TOUT CELA A COMMENCÉ ?»