Mise à jour le 22 Janvier 2017
CONFÉRENCE DE CÉDRIC DEFFAYET
«LE GRAVITON A-T-IL UNE MASSE ?»
Organisée par la SAF
Dans ses locaux, 3 rue Beethoven, Paris XVI
Le Samedi 14 Janvier 2017 à 15H00
à l'occasion de la réunion de la Commission de Cosmologie.
Photos : JPM pour l'ambiance. (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
(Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation complète (en pdf) elle est disponible sur le site de la commission et également disponible sur ma liaison ftp au téléchargement et s'appelle. Cosmo-SAF C Deffayet-Jan2017.pdf elle est dans le dossier COSMOLOGIE SAF de la saison 2016-2017).
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
Pour info les actualités cosmo présentées ce jour là sont aussi disponibles sur le site de la commission.
BREF COMPTE RENDU
Cédric Deffayet (Normale Sup) est astrophysicien et passe son DEA en physique théorique.
Il étudie la cosmologie et les branes.
Post doc à l’Université de New York où il se familiarise avec la gravitation et les nouvelles théories de gravitation modifiée.
Retour en France : Institut d’Astrophysique de Paris
(IAP) et Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES), où il
travaille notamment avec Th Damour.
La cosmologie moderne introduit deux nouvelles composantes de l’Univers en plus de la matière visible :
· La matière noire sensible uniquement par son action gravitationnelle
· L’énergie noire à priori responsable de l’accélération de l’expansion
Ces deux termes sont de nature inconnue pour le moment.
Un rappel sur la vue einsteinienne de la
gravitation : basée sur la Relativité Restreinte (1905) et la
Relativité Générale (1915).
· La vitesse de la lumière est indépassable
· Espace-temps, il n’y a plus de temps absolu, géodésiques…
· E = m c2 l’énergie peut-elle « peser » ?
· Toute masse déforme l’espace-temps
· Équation d’Einstein : courbure = énergie-impulsion de la matière
· La force de gravitation se déplace à la vitesse de la lumière
· Le mouvement d’un corps dépend de la géométrie de l’espace-temps et non de sa nature.
· Les ondes gravitationnelles
Les tests de la Relativité Générale sont connus, nous n’y reviendrons pas en détail, ce sont :
· Précession du périhélie de Mercure
· Déviation de la lumière (éclipse de Sobral)
· Effet Einstein, la fréquence dans un champ de gravitation est vue diminuée d’un endroit de champ plus faible.
· Les
Ondes Gravitationnelles : Hulse et Taylor et LIGO/VIRGO, ces ondes
sont à la gravitation ce que les ondes magnétiques sont à la
théorie de Maxwell
Et le graviton alors ??
· Analogue du photon, c’est un quantum de gravitation
· Est-il détectable ?
· Est-il de masse nulle ? Il devrait car portée infinie de la gravitation
MAIS, dans la théorie de la gravitation d’Einstein, toute énergie « pèse », même l’énergie gravitationnelle.
Si la gravitation interagit avec elle-même on dit que c’est une théorie non-linéaire.
Reprenons le cours de la présentation après ces quelques rappels.
Ces deux composantes (matière et énergie noires) ne sont
détectables que par leur influence gravitationnelle ; alors ne
pourrait-on pas modifier la gravitation ?
C’est-à-dire, changer le champ de gravitation.
Il y a eu plusieurs tentatives, notamment :
· Pour remplacer la matière noire :
La Théorie MOND (Modified Newtonian Dynamics) de M Milgrom, théorie de la dynamique newtonienne modifiée.
C’est une modification de la loi de Newton pour les
accélérations très faibles, c’est-à-dire celles auxquelles nous ne
sommes pas soumis. La loi en 1/d2 deviendrait en 1/d par exemple. Par contre elle rejoindrait Newton dans le cas de gravité forte.
· Pour remplacer l’énergie noire :
Le modèle DGP (des initiales de Dvali, Gabadadze,
Porrati), c’est un modèle branaire dans un espace à 5 dimensions et qui
fait appel à un graviton massif. Cette 5ème dimension s’étend
à l’infini, mais seuls les gravitons peuvent s’y propager, les autres
particules restent dans l’espace-temps usuel, ainsi la dimension
supplémentaire échappe à nos sens. C’est ainsi qu’à grande échelle, les
gravitons fuient dans la 5ème dimension et la Relativité
Générale d’Einstein ne
décrit plus correctement les interactions gravitationnelles. (Citation
de l’article de C Deffayet dans pour la science sept 2014) La
gravitation se comporterait, en fait, comme si le graviton avait une
masse, et une force transportée par une particule massive, n’aurait plus
une portée infinie.
C’est vers 1920 que Kaluza et Klein proposent d’étendre la Relativité Générale à une 5ème dimension, ce que l’on a appelé le mécanisme Kaluza Klein.
Ce mécanisme explique comment des dimensions d’espace supplémentaires aux 3 que nous expérimentons pourraient rester invisibles.
Pourrait-on construire une gravitation de portée finie ? Si c’était le cas sa portée devrait être de l’ordre du rayon de Hubble (taille de l’Univers observable).
Markus Fierze et Wolgang Pauli essayèrent en 1929, mais
il y eut de nombreux écueils, la Relativité Générale tenait toujours
bon !
Ce n’est qu’en 1972 qu’ Arkady Vainshtein poursuit dans cette direction mais lui aussi se trouve confronté à quelques limitations.
Dans les années 2000, on fait évoluer le modèle DGP qui semble délivré des problèmes précédents.
Ce modèle est toujours en cours d’étude.
Ce modèle montre quand même pour la première fois que
l’accélération de l’expansion, pourrait provenir d’une modification à
grande distance de la gravitation.
Donc en conclusion, ce modèle suscite un vif intérêt pour une recherche d’une théorie avec un graviton massif !!!
POUR ALLER PLUS LOIN :
Les dimensions cachées de l’Univers par C Deffayet.
Cosmologie branaire, conférence collège de France par C Deffayet.
A short review on « Massive Gravity » par C Deffayet. (Attention très théorique)
Some new results about massive gravity (and the « Vainshtein mechanism ») par C Deffayet (Attention très théorique aussi)
4D Gravity on a Brane in 5D Minkowski Space
Les composantes obscures de l’Univers: La relativité générale à l’épreuve des grandes échelles par L Blanchet et al.
Can the Graviton Have Mass? Dr. Arkady Vainshtein, University of Minnesota
Large distance modification of gravity: the example of massive gravity par C Deffayet
Cosmologie branaire par C Deffayet
Nonperturbative Continuity in Graviton Mass versus Perturbative Discontinuity par Deffayet, Dvali, Gabadadze, Vainshtein
Brève histoire de la matière noire par F Combes
Les tests de la Relativité Générale : CR SAF (cosmologie) par G Esposito-Farese du 16 Janv 2016
Le graviton, ses propriétés et son rôle par IN2P3
Cosmologie et modifications à grandes distances de l'interaction gravitationnelle, thèse APC, très intéressant.
Jean Pierre Martin SAF Président de la Commission de Cosmologie
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PROCHAINES RÉUNIONS DE LA COMMISSION DE COSMOLOGIE :
Notez dès à présent les dates des prochaines réunions : toujours à 15H au siège 3 rue Beethoven P16
Nous sommes satisfaits de la nouvelle réorganisation de
la salle (nous avons maintenant 2 vidéoprojecteurs en cas d’affluence et
un micro sans fil et HP).
Merci d’avance de votre aide.
· Samedi 18 Mars 2017 à 15H000 : invité : à
définir.
Thème abordé :
· Samedi 13 Mai 2017 à 15H00 : invité : à définir
Journée des Commissions : samedi 20 Mai à l’École des Mines comme l’année dernière, nous fêterons les 130 ans de la SAF.
Prochaine conférence mensuelle de la SAF : Mercredi 8 Février 2017 19H00 AgroParisTech Amphi Tisserand
LE NOUVEAU VISAGE DE MARS.
Après
plus de 50 ans d'exploration, la planète Mars n'arrête pas de
surprendre. Retour sur les dernières découvertes, entre écoulement d'eau
liquide actuel et grand basculement de la planète, l'histoire de la
planète ne cesse d'être réécrite.
Seuls sur Mars, Curiosity et Opportunity nous donnent de leurs nouvelles
et attendent avec impatience l'arrivée de leurs collègues Exomars et
Insight.
Par Sylvain Bouley astrophysicien GEOPS—Géosciences Paris Sud, IMCCE
Entrée libre mais réservation obligatoire.
À partir du 12 Janvier 2017 Il reste 25 places, après, liste d’attente
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