Mise à jour le 29 Mai 2015
LES DERNIÈRES NOUVELLES DE L'UNIVERS
École International Daniel Chalonge
SESSION OUVERTE DE PRINTEMPS DE L’ANNÉE 2015
Le 21 Mai 2015 Salle du Conseil Observatoire de Paris
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement ; toutes les photos ont été envoyées à l’École et sont à votre disposition).
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des autres photos.
Certaines présentations originales sont disponibles sur le site de l’école, je le signalerai à chaque fois.
Colloque organisé régulièrement par Norma Sanchez, Directrice de l'École Internationale d'Astrophysique "Daniel Chalonge", ce colloque est réservé à un public « averti ».
· Hommage à H de Vega par Norma Sanchez
· Planck et les grandes structures par H Dole de l’IAS.
· Livre « Les processus psychologiques de la découverte scientifique » par A. Curir et
A. Zanini de l’INFN.
· Les trous noirs astrophysiques par F Mirabel CEA.
· Un inconnu incontournable : le Temps par Hélios Jaime, épistémologue.
· Dernières nouvelles de l’Univers 2015 par N Sanchez.
NORMA SANCHEZ DIRECTRICE DE L’ÉCOLE DANIEL CHALONGE. HOMMAGE À H DE VEGA.
Norma Sanchez commence son exposé en nous communiquant le décès de son collègue Hector de Vega, le 10 mai, décédé suite aux conséquences d’un combat contre une longue maladie.
Il venait d’avoir 66 ans.
Il était directeur de recherche émérite au CNRS, au LPTHE UPMC Paris 6 et associé au LERMA Observatoire de Paris.
Docteur es Sciences Physiques de l’Université Nationale de La Plata avec médaille d’or, puis séjourne au LPT ENS Paris, au SphT CEA Saclay Orme des Merisiers, et devient chercheur au CNRS au LPTHE UPMC.
Né à Buenos Aires, dans une famille d’intellectuels et chercheurs de grande culture, le jeune Hector voyage avec ses parents en Europe et par le monde.
Physicien théoricien hors pair, physicien de l’univers, esprit indépendant, d’une cohérence et d’une force intellectuelles majeures, prestige scientifique et personnel, il a vécu et travaillé sans relâche, portant très haut les valeurs de la Science et de l’École Daniel Chalonge où il excellait dans tous ses aspects.
Il a développé plusieurs vies scientifiques avec des recherches pionnières dans différentes spécialités et grande vision d’évolutions thématiques : Théorie quantique des champs, modèles intégrables, physique des particules et physique statistique, théorie des cordes, cosmologie, théorie de l’inflation de l’univers confrontée aux observations du fond cosmique micro-onde, matière noire tiède dans les galaxies, avec des méthodes novatrices de calcul analytiques puissantes très sophistiquées.
Dans toutes ces thématiques, il a formé des étudiants, dirigé des doctorants, jeunes chercheurs, et eu des collaborations internationales importantes.
Crédit Photo : École D Chalonge.
Il a combattu jusqu’à la dernière minute l’agressivité de la maladie, démontrant une capacité exceptionnelle à surmonter les épreuves, et a conservé son sourire de bonté jusqu’au bout.
L’École Chalonge rend hommage à son plus grand pilier, scientifique avec une très grande exigence intellectuelle et visage humain. Le programme 2015 lui est dédié, des hommages lui seront rendus dans les divers colloques et séances.
Nous présentons à l’École Chalonge nos plus tristes condoléances.
Norma nous introduit la première présentation, ce sera H Dole concernant les derniers résultats de Planck.
PLANCK ET LES GRANDES STRUCTURES PAR HERVÉ DOLE DE L’IAS.
Voir sa présentation sur le site de l’École.
Hervé Dole, commence par introduire le fameux paradoxe d’Olbers : pourquoi la nuit est-elle noire ?
En effet, vu le nombre d’étoiles du ciel (si on suppose qu’elles sont en nombre infini), la nuit devrait briller comme en plein jour
Si, quelle que soit la direction dans laquelle on porte son regard, nous trouvons une étoile, pourquoi le ciel nocturne n'est-il pas uniformément brillant ?
Et pourtant la nuit est noire.
Alors pourquoi???
Et bien c’est qu’il y a ces trois faits qui jouent sur ce paradoxe :
· La vitesse de la lumière est finie, certaines lumières d’étoiles ne nous ont pas encore atteints.
· Les étoiles ne brillent pas éternellement, elles ont eu un début et elles ont une fin, d’autre part il n’y a pas un nombre infini d’étoiles, même si ce nombre est très grand.
· L’univers est en expansion, ce qui dilue le rayonnement dans un volume de plus en plus grand, et fait décaler les longueurs d’onde lumineuses vers les grandes longueurs d’onde, vers le rouge (redshift).
Ce paradoxe a été développé par Olbers, bien sûr, mais aussi par Chéseaux et même Halley. Edgar Poe commença à y apporter une solution, mais les vraies solutions sont venues du XXème siècle avec Gamov et plus tard Penzias et Wilson qui mirent le doigt sur ce rayonnement qui baigne tout l’Univers, le bruit de fond cosmologique (CMB).
Le Big Bang chaud avait dû laisser une trace de cette énergie originelle, ce CMB est en fait l’image la plus lointaine que l’on puisse observer de cette époque lointaine.
Elle date de 380.000 ans après le BB. Avant cela les photons ne circulaient pas librement.
Ces découvertes du XXème siècle nous permettent de décrire l’histoire de l’Univers et de dater son évolution.
Ce fond diffus, le CMB a été découvert par hasard par Penzias et Wilson alors que c’était Robert Dicke et ses collègues de Princeton qui le cherchaient et que c’était Gamov qui l’avait prédit. Un rayonnement uniforme de faible température (quelques K) baignait l’Univers.
Des sondes spatiales furent envoyées dans l’espace afin d’améliorer les mesures, ce sont COBE puis WMAP et enfin Planck.
À chaque fois une amélioration de la sensibilité est produite.
Par exemple la sensibilité de Planck sur un an de mesures correspond à la sensibilité de WMAP sur….1000 ans !
Planck a produit un saut technologique énorme, grâce notamment aux détecteurs employés, les bolomètres.
Ils sont refroidis à 0,1K et ceci au mK près !!!!
9 fréquences sont étudiées de 30GHz à 857 GHz permettant une analyse fine des différents rayonnements.
Mais la grande découverte de Planck, c’est la mise au jour de la polarisation du CMB, cette polarisation reflète la dynamique des fluctuations quantiques originelles.
Deux paramètres déterminent cette polarisation, les paramètres de Stokes Q et U, liés eux même aux modes E et B de polarisation.
Le mode B est un marqueur des ondes gravitationnelles, il n’a pas encore été mis en évidence dans les mesures de Planck diffusées actuellement.
Le spectre de puissance du CMB.
Les fluctuations dans le CMB sont un peu comme des vagues de différentes hauteurs sur la mer (de différentes largeurs sur la carte du CMB) que l’on va analyser en fonction de leur hauteur (de leur largeur pour le CMB) ; cela va nous donner le fameux spectre de puissance (angular power spectrum).
Celui-ci mesure les fluctuations des températures par rapport à la taille des taches.
On y remarque 7 pics, dont le plus important à 1°.
Ce graphique représente de combien varie la température en chaque point du ciel, c’est son empreinte digitale !
Le spectre de puissance est comparé à différents modèles d’univers, on regarde quel modèle colle le mieux avec les mesures, Ici la courbe verte correspond au modèle et les points rouges sont les mesures.
Ça colle parfaitement ! Ce spectre corrobore la théorie.
On compare les prédictions des modèles avec les données des observations pour déterminer le meilleur jeu de paramètres pour un modèle donné.
En fait, toutes les mesures Planck confirment la même histoire de l’Univers, elles confirment le meilleur modèle ; celui qui comporte 6 paramètres ; c’est le LCDN (Lambda Cold Dark Matter) ou modèle de concordance.
Remarquons la précision sur l’âge de l’Univers :
13,799 +/- 0,038 Milliards d’années (Ga ou Gyr en anglais)
Ce modèle actuel comporte l’inflation, un espace plat, de la matière noire, de l’énergie noire….
Planck et la matière noire.
La lumière primordiale du CMB, pour nous parvenir, traverse l’espace où elle peut par endroit rencontrer des masses de matière (amas de galaxies par exemple) et subir un effet de lentilles gravitationnelles, si bien que ce que Planck observe est altéré par cet effet.
Les rayons lumineux sont légèrement déviés et donnent ainsi une image déformée à l’arrivée (c’est-à-dire à notre époque).
Cet effet de lentille gravitationnelle laisse une légère empreinte dans la température et la polarisation du CMB, empreinte qui peut être utilisée pour reconstruire la carte de ces masses provoquant ces déviations. Ce n’est pas une tache facile, mais basée sur des mesures statistiques, les physiciens sont parvenus à reconstruire cette carte projetée sur la ligne de visée. Voici donc la carte de la matière sombre (principalement)
contenue dans l’Univers depuis les 380.000 ans jusqu’à maintenant et qui provoque l’effet de lentille gravitationnelle sur le CMB. Les régions avec plus de masse sont en couleur claire, celles avec moins de masse en foncée.
On ne peut pas caractériser le centre de l’image qui est notre propre galaxie.
C’est la projection d’une image 3D de la distribution de la matière noire à travers l’Univers, projetée en 2D sur notre ciel.
L’Univers est rempli de galaxies qui nous envoient leurs différents rayonnements dans différentes longueurs d’onde représentées sur le graphique ci-contre représentant le fond extragalactique (EBL : Extragalactic Background Light)
C’est-à-dire, tout sauf le CMB. Il est caractérisé par :
· Rayonnement 50 fois moins intense que le CMB
· Son maximum est dans l’Infra Rouge lointain
· Il correspond à l’histoire des galaxies.
En horizontal : la fréquence du rayonnement
En vertical : son intensité.
Les deux sont en échelle log.
CIB : cosmic infra red background ou fond infra rouge.
COB : cosmic optical background ou fond optique (visible)
XRB : fond X et GRB : fond gamma
Le plus intense (après le CMB) est le fond Infra Rouge (CIB : cosmic Infrared Background) puis le fond optique.
À l’échelle de l’Univers ce ne sont donc pas la lumière visible des étoiles qui dominent au point de vue rayonnement.
Le CIB est très intéressant à étudier car il est corrélé à la présence de matière noire.
En effet les pics d’intensité dans le CIB sont liés aux pics de présence de matière (principalement noire) due à la formation d’étoiles dans de distantes galaxies.
Ci-contre : carte des températures de la taille de 1 degré carré à la fréquence 545GHz accumulée sur 20.000 pics d’intensité (colonne de gauche) et de creux (colonne du milieu), et la position globale (colonne de droite). Les moyennes sont en K. les flèches indiquent l’angle de déflection due à l’effet de lentille. La flèche la plus longue correspond à une déflection de 6,3’’.
Cette accumulation, nous permet de visualiser dans l’espace l’effet de lentille gravitationnelle du CMB par les galaxies qui génèrent le fond Infra Rouge.
La recherche de structures à grand redshift.
Planck et Herschel, les deux télescopes spatiaux européens ont associé leurs efforts pour permettre une découverte : des concentrations de galaxies à grand redshift pourraient former d’impressionnantes quantités d’étoiles, en fait jusqu’à mille fois plus que dans notre galaxie, c’est-à-dire approx. 1000 étoiles du type solaire par an.
Voilà en partie ce qu’en dit le communiqué de l’IAS publié à ce sujet :
Ces amas anciens sont aussi une source d’informations cosmologiques précieuses ; par exemple sur le contenu baryonique de l’Univers, l’agrégation de la masse à grande échelle et la formation des grandes structures, et, pour les temps les plus reculés, l’identification d’éventuelles d’inhomogénéités primordiales. Pour toutes ces raisons, la quête d’amas de galaxies lointains ou de galaxies lointaines amplifiés par effet de lentille gravitationnelle est
un sujet brûlant de la cosmologie observationnelle. À cette fin, le satellite Planck de l’ESA a le potentiel découvrir ces objets rares sur l’ensemble du ciel et l’observatoire spatial Herschel de l’ESA peut quant à lui parfaitement les examiner en détail.
Le satellite Planck fournit la première image de la totalité du ciel dans les ondes submillimétriques avec la sensibilité requise pour identifier systématiquement les sources à grand redshift2 les plus lumineuses. Ces sources peuvent être soit des galaxies gravitationnellement amplifiées, soit le cumul de l’émission d’un ensemble de galaxies également sièges d’intenses et rapides formations d’étoiles appelées flambées (plus de 500 fois le taux de
formation de notre Galaxie). Dans cette étude, les astrophysiciens ont découvert que la plupart des candidats Planck à grand redshift sont de telles concentrations de galaxies.
En bas au milieu: la totalité du ciel observé par Planck à 545GHz, avec en points noirs les candidats identifiés, puis observés par Herschel.
Tout autour: quelques images de Herschel/SPIRE, avec les contours de densité de galaxies.
Ces groupes de galaxies sont prédits par les modèles, et devraient se trouver dans les halos de matière noire les plus massifs qui croissent et se contractent rapidement avec en leur sein du gaz et des galaxies. Ils constituent précisément les premiers amas de galaxies tant recherchés (parfois appelés proto-amas) qui sont une étape intermédiaire, un chainon manquant, entre les inhomogénéités quantiques de l’Univers primordial et les grandes structures
qui forment l’Univers contemporain. En effet, l’Univers actuel n’est pas homogène, la matière se concentre dans de grandes structures et les scientifiques pensent que ces irrégularités sont la conséquence des fluctuations quantiques de la matière dans les premiers instants après le Big Bang.
Peu d’informations sont disponibles sur ces groupes de galaxies, et avec cette étude, les scientifiques de Planck ont commencé une recherche dédiée et systématique dans les données de la collaboration et beaucoup de candidats ont été découverts. Les scientifiques ont ensuite fait appel à Herschel qui a observé plus de 200 de ces objets. La résolution angulaire de Herschel et sa haute sensibilité a alors permis de dévoiler la nature des candidats à
grand redshift identifiés Planck. En plus de galaxies gravitationnellement amplifiées, les chercheurs ont pu identifier et caractériser des concentrations de galaxies rouges (haut redshift) potentiellement en train de constituer des amas. En effet, certaines d’entre elles montrent des signes concourants et non équivoques d’agrégation en amas.
Les chercheurs ont été surpris tantôt par le flux élevé de certaines galaxies, tantôt par la forte concentration angulaire d’autres galaxies. La découverte de tant de galaxies à flambée de formation stellaire si concentrées dans de petites régions ciel est frappante. Nous pourrions-là être témoins d’un épisode mystérieux et manquant dans notre compréhension de la formation des grandes structures cosmologiques : la phase où des galaxies ont formé
intensément des étoiles à grand redshift en même temps qu’elles se regroupaient en amas, précurseurs des grands amas actuels.
En résumé, les astrophysiciens ont découvert que la plupart des candidats Planck à grand redshift sont des concentrations de galaxies formant intensément des étoiles. Plus important encore, de nombreux indices montrent qu’elles pourraient être des amas en train de se former. Cette importante découverte révèle les grandes structures dans leur phase de formation jamais observée auparavant avec autant de détails et sur un si large échantillon. En outre,
quelques joyaux sont également détectés dans le reste des données : des galaxies ultra brillantes à haut redshift, amplifiées par effet de lentille gravitationnelle, permettant une étude physique aussi détaillée de la composition du gaz et de la dynamique que dans les galaxies proches.
La conclusion.
Planck a parfaitement fonctionné pendant 2 ans (5 scans du ciel) à 0,1K.
On procède actuellement au dépouillement des données sur la polarisation
De nombreux résultats ont été diffusés comme : les paramètres, l’inflation, les neutrinos, la matière noire, etc…
Seulement 6 paramètres sont nécessaires pour définir l’Univers.
On a effectué une corrélation entre le CIB et la présence de matière noire ainsi que la présence de nombreuses sources à haut z formant une énorme quantité d’étoiles.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Planck sees a cosmic journey 13 billion years in the making par l’ESA.
Cosmological results from Planck par H Dole (2013)
2015 CMB and astrophysical component maps
Le fond diffus cosmologique (CMB) par l’APC.
Uncovering CMB B-modes with Planck par Chris Crowe et G. Efstathiou, S. Gratton, et la collaboration Planck.
The QUaD CMB Polarization Experiment par Sarah Church Stanford University.
Planck 2013 results. XVIII. Gravitational lensing-infrared background correlation
LIVRE « LES PROCESSUS PSYCHOLOGIQUES DE LA DÉCOUVERTE SCIENTIFIQUE »
PAR ANNA CURIR ET ALBA ZANINI DE L’INFN.
Ce livre est sous-titré : L'harmonieuse complexité du monde, il a été écrit par Anna Curir astrophysicienne à l’INAF, Turin, il est présenté par elle-même (à droite sur la photo) et sa collègue Alba Zanini, Physicienne de l’INAF aussi (au centre de la photo).
Il est édité aux éditions de l’Harmattan.
Quels sont les processus mentaux, émotifs et logiques sous-jacents aux intuitions relatives aux découvertes scientifiques ?
Pour effectuer cette recherche l'auteure se situe à l'intérieur de quelques théories : la structure des révolutions scientifiques (Thomas Kuhn), l'apprentissage par l'expérience (Wilfred Bion)
Et enfin l'inconscient structuré sous la forme d'ensembles infinis (Ignacio Matte Blanco).
Le rôle de l'inconscient dans les découvertes scientifiques, la valeur cognitive de l'émotion sont abordés.
Très peu de commentaires étant donné que la présentation complète se trouve sur le site de l’école.
On démarre avec H Poincaré : inventer c’est choisir.
L’harmonie du monde nous amène ensuite dans le monde Grec, et sa vision géométrique de l’Univers, où les nombres, les proportions et les rapports musicaux jouent un grand rôle.
Platon et Aristote partagent le monde en deux : le monde supralunaire, au-delà de la Lune parfait et harmonieux et le monde terrestre, sublunaire imparfait.
Mais l’art et la science se nourrissent réciproquement, Copernic est un des premiers à le démontrer, il s’intéressait beaucoup à l’art (italien notamment).
La théorie de W Brion est révolutionnaire. Elle inverse l’idée que la pensée est le « produit » du fait de penser. Selon lui, les pensées, en ce qui concerne la « vérité », la « chose en soi », préexistent avant le penseur et sont indépendantes de lui.
Thomas Kuhn décrit l’évolution de la science comme un processus qui se déroule par des révolutions et non d’une façon cumulative.
LA PAUSE COLLATION DANS LA SUPERBE SALLE CASSINI.
LES TROUS NOIRS ASTROPHYSIQUES PAR FELIX MIRABEL CEA.
Félix Mirabel est d’origine latino américaine (Uruguay), il est docteur en astrophysique et en philosophie, ce qui est assez rare. Il a beaucoup voyagé : Arecibo, Caltech, ESO au Chili.
Directeur de recherche au CEA de 2004 à 2009.
Ses spécialités : les microquasars, les ULIG et les galaxies naines de marée.
Il nous propose cette conférence sur le TN astrophysiques.
L’idée même de trou noir a été émise la première fois par l’Anglais John Michell en 1783, c’est un corps suffisamment lourd pour que la lumière ne puisse pas sortir, car la vitesse de libération de ce corps serait supérieure à c.
Laplace eut la même idée quelques années plus tard.
Pour Einstein un TN c’est un objet massif qui courbe l’espace-temps et le modifie.
Un TN est défini par sa masse, sa rotation et sa charge électrique.
Mais ce n’est que dans les années 1970 que les quasars et radio galaxies suggèrent la présence de trous noirs super massifs en leur centre.
Ils deviennent de vrais laboratoires pour l’étude de la physique des hautes énergies.
On sait aussi que la plupart des galaxies possèdent en leur centre un trou noir massif, comme c’est le cas de notre propre galaxie.
En étudiant ces étoiles qui tournent autour de ce centre, on a pu suivre pendant une quinzaine d'années leur mouvement, manifestement elles tournent autour de « quelque chose », c’est le TN de notre galaxie, cela a donné lieu à un film, que voici.
Ce TN fait approximativement 4 millions de masses solaires, il est situé dans le Sagittaire.
On voit parfaitement sur cette image, des étoiles tourner autour de ce corps massif invisible durant la période 1995-2004.
Mais il existe aussi des Trous Noirs de masse stellaire, ils correspondent à l’absorption d’une étoile massive par une autre dans un système binaire d’étoiles.
Il y en aurait de l’ordre du milliard dans notre Galaxie.
Quasars et micro quasars.
Les microquasars possèdent les mêmes ingrédients que les quasars, à savoir : un TN, un disque d’accrétion et des jets.
La différence principale est la masse du TN, les microquasars ayant des TN de quelques dizaines de masses solaires maximum.
Ce terme semble avoir été inventé par notre conférencier et son collègue Luis Rodriguez dans un article concernant GRS 1915+105 et appelé « A superluminal source in the Galaxy »
Ce microquasar émettait des jets avec une vitesse apparente supra luminique !
GRS 1915+105, la première source superluminale détectée dans la Galaxie. Séquence montrant les éjections dans le ciel.
Les sursauts gamma (GRB) sont les évènements les plus énergétiques de l’Univers.
Ils correspondent à la coalescence d'objets compacts comme les étoiles à neutrons ou les trous noirs et aussi à l'effondrement d'étoiles massives en trous noirs.
Il existe aussi des TN fugitifs (runaway black holes en anglais), ils ne sont pas restés dans leur lieu de naissance, ils ont….voyagé !
Comme par exemple XTE J1118+480 qui se situe dans le halo de notre Voie Lactée.
Des observations de son mouvement ont permis de calculer son orbite.
Le point violet indique la localisation actuelle du trou noir, le point jaune indique la position du Soleil et la trajectoire depuis 230 millions d'années est représentée en orange.
Il reste des questions ouvertes :
· Comment ce sont formés les trous noirs super massifs (M>109 Ms), quand l’univers avait seulement 600 millions d’années?
· Comment se forment les trous noirs stellaires (masses <100 Ms)?
· Existent-ils des trous noirs de masse intermédiaire dans la gamme (100-1000 Ms)?
· Les tous noirs ne sont pas éternels (Hawking, 1971)… Peut-on observer l’évaporation explosive des trous noirs primordiaux?
· Par principe de symétrie, pourrait il exister des contreparties des trous noirs (« trous blancs, fontaines blanches »), où rien ne peut
pénétrer?
· Le Big Bang a t-il pu être l’évaporation d’un trou noir (trou blanc) créé par le collapse gravitationnel d’un univers précèdent? Est-ce
que l’inflation et l’énergie noire ont une relation avec cette hypothèse fantastique?
· Questions passionnantes sur: a) Trous de ver (Einsten & Rosen, 1935), b) l‘intrication quantique et les trous de ver (Maldacena &
Susskin 2013)
· Notre univers pourrait il être un trou noir où l’univers observable serait à l’intérieur de son horizon?
POUR ALLER PLUS LOIN :
Les trous noirs, observations : CR de la conf. d’Éric Gourgoulhon à la SAF (Cosmologie) le 26 nov 2011
Les trous noirs super massifs : CR conf SAF de Suzy Collin en commission de cosmo du 6 Mars 2010
Les trous noirs géants par S Collin Obs de Paris le 19 Janvier 2005
H Reeves sur les Trous Noirs CR conférence aux RCE 2008
Reinhard Genzel : Sur les trous noirs massifs UNESCO 16 Janv. 2009
Jérôme PEREZ : La saga des trous noirs ; CR conf. du 6 Juillet 2009
Les trous noirs et l'énergie sombre : CR de la conf. De JP Luminet aux RCE 2006 le 11 Nov 2006
UN INCONNU INCONTOURNABLE : LE TEMPS PAR HÉLIOS JAIME ÉPISTÉMOLOGUE.
Après un hommage à H de Vega, H Jaime nous parle du Temps, sa présentation est disponible à la lecture sur le site de l’école.
Quelques extraits :
Depuis que l’homme prend conscience de sa vie et de la manifestation des phénomènes de la nature terrestre ainsi que ceux du cosmos, il essaye d’appréhender les causes de ses propres métamorphoses, de l’enfance à la vieillesse, et de comprendre les principes des manifestations de leurs changements. Depuis l’apparition du Sapiens - peut-être du Neandertal ?- tout au long de son histoire l’homme cherche une réponse à cette entité qui, tout en étant en constante mutation, est appelé par un mot
qui désigne un être demeurant identique à lui-même: le temps.
Il est toujours là mais il est toujours inaccessible. Certes, il est inhérent à tout être vivant mais également à la matière inerte. Cependant, présente-t-il des relations avec les processus psychophysiologiques, c’est-à-dire, avec le temps de la pensée, de la mémoire, des rêves ?
…….
Incertitude et probabilité.
Le temps présente une relation avec l’un des critères de la physique quantique : le principe d’incertitude.
Le physicien allemand Werner Heisenberg (1901-1976) a démontré que si l’on peut déterminer indépendamment la position ou le moment d’une particule sous-atomique, il est impossible de préciser la position et le moment de la particule en même temps.
Ainsi, si l’on connaît sa position, on ignore son moment ou sa vitesse, si la masse est constante, en revanche, on peut connaître son moment mais, dans ce cas, on ignore où elle se trouve
….
Pourquoi le temps s’appelle Temps ?
En fait, pourquoi le temps s’appelle temps ? D’ailleurs, ce mot est-il le même dans toutes les langues ?
Pour la civilisation grecque ancienne, l’univers, le cosmos ne pouvait avoir d’existence s’il ne surmontait pas le chaos, c’est-à-dire qu’il fallait qu’il devienne intelligible. C’est pourquoi, le cosmos est l’univers conçu comme une harmonie.
Pour la pensée hellénique, la conception du temps ne doit pas se limiter à la mesure d’une succession événementielle plus ou moins répétitive mais elle doit correspondre à une expansion temporelle de l’énergie vue comme force vitale.
Cette vision du monde se manifeste dans le système lexico-sémantique du grec et du latin : les deux langues différencient le temps comme expansion d’une force vitale du temps strictement chronologique.
Le mot grec aion
(aion) désigne en même temps la force vitale et le temps comme durée illimitée, voire l’éternité.
Dans son dialogue Timée, Platon considère le temps comme la représentation mobile de l’éternité.
Cette signification idéo-sémantique on la retrouve dans le mot latin auus, nom qui a les sens de ‘vie’, ‘continuité’.
En fait, le grec aion et le latin aeuus tous les deux procèdent de la racine indo-européenne āyu- qui désigne également la force vitale et l’éternité
En grec, le mot qui désigne le temps chronologique est cronoV
(chrόnos).
C’est cette sorte de temps, désigné par chrόnos, qui est susceptible d’être divisible et mesurable.
C’est pourquoi, dans son Traité du ciel, en interprétant la formation de l’univers, Aristote emploie xrόnos dans le sens de durée finie et susceptible d’être mesurable : « Mais assurément le ciel dans son ensemble accomplit une rotation englobante en cercle dans un temps fini
»
En latin, c’est le nom tempus qui a la signification de ‘fraction de durée’, ‘période’.
Certes, par sa notion de ‘fragmentation de la durée’, le nom tempus désigne les heures des périodes du jour, c’est dans ce sens que nous le trouvons chez César :
« Spatia omnis temporis numero noctium Galli finiunt »; cependant, par sa notion spécifique de ‘fraction’, le mot tempus peut désigner une incidence sur une période, par conséquent ce terme prend la signification de ‘circonstance’. C’est dans ce sens que Cicéron l’emploie : « De moto temporum uenientis anni».
Cependant, le dérivé de tempus, tempěratiō, désigne le principe régulateur des phénomènes.
Un autre dérivé, tempora, désigne soit l’occasion soit les circonstances.
C’est par sa signification de ‘mesure chronologique’ et par son sens d’'incidence dans une succession’ que, indépendamment de l’échelle choisie, le temps est pris en compte par la physique pour situer les phénomènes dans la succession des événements ou par la biologie pour établir les périodes évolutives des espèces.
L’opposition lexico-sémantique en grec et en latin entre les mots désignant le temps comme expansion illimitée de force vitale et les termes qui désignent le temps comme durée limitée ou circonstance peut être représentée par le schéma suivant :
grec
latin
aion // xronos
aeuus // tempus
…
Bref une très intéressante réflexion sur ce « temps » que l’on croyait parfaitement défini !!
DERNIÈRES NOUVELLES DE L’UNIVERS 2015 PAR N. SANCHEZ.
Norma Sanchez nous rappelle les dernières données concernant le contenu de l’Univers :
Les atomes représentent 4,6% du contenu (en masse été énergie) de l’Univers.
La matière noire représente 23,4%, différente des atomes ordinaires, elle n’est sensible qu’à la gravité.
Le reste, 72% de l’Univers est ce que l’on appelle faute mieux l’énergie noire sans savoir exactement ce que c’est. Elle est responsable de l’accélération de l’expansion de l’Univers et semble équivalent à une anti-gravité.
La matière noire est au cœur des préoccupations actuelles.
Ce serait une matière noire « tiède » (warm en anglais) par opposition à la matière noire classique « froide » ; la différence de notion jouant en fait sur la masse de ses éventuelles particules :
Pour la « tiède » elle serait de l’ordre du keV pour la froide de l’ordre du GeV
La particule favorite de la WDM serait un neutrino baptisé « stérile » car n’étant même pas soumis à la force nucléaire faible.
À l’échelle des amas de galaxies, les modèles CDM et WDM sont similaires, par contre c’est au niveau des galaxies que le modèle WDM semble plus performant.
En ce mois d’avril 2015, après 2 ans d’arrêt pour maintenance le LHC repart à pleine puissance. N Sanchez nous rappelle ensuite ses prédictions passées sur le LHC :
· Pas de détection de matière noire froide (pas de Wimps)
· Pas de super symétrie
· Pas de découverte de nouvelles dimensions
· Pas de trous noirs
Il semble aussi que l’expérience AMS-02 montée à bord de l’ISS ne soit pas concluante concernant la matière noire.
En ce qui concerne Planck, il n’a pas mis en évidence de la matière noire froide (Wimps) et ceci d’après Norma parce que l’on cherche des particules de l’ordre du GeV alors que l’on devrait chercher des particules de l’ordre du keV.
De même d’autres expériences menées pour détecter des Wimps n’ont pas donné de résultats comme :
· L’expérience LUX (Large Underground Xenon Detector) ou
· Panda X de Chine ou
· L’expérience XMASS japonaise.
Une dernière nouvelle concernant la matière noire : Hubble et Chandra ont montré que la matière noire ne semble pas interagir avec elle-même.
De plus, pour la toute première fois, une interaction autre que gravitationnelle a pu être observée au sein de la matière noire.
Le suivi d'une collision galactique au moyen du VLT de l'ESO et du Télescope Spatial Hubble a effectivement permis de collecter les toutes premières informations concernant la nature de cette mystérieuse composante de l'Univers. (Évènement que nous avons rapporté dans les astronews) .
Cela a fait l’objet d’un article paru dans Science du 27 Mars 2015, où on parle de cette étude pour 72 amas de galaxies.
Le suivi d'une collision galactique au moyen du Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO et du Télescope Spatial Hubble du consortium
NASA/ESA a permis de collecter des informations sur la matière noire.
En combinant les données du VLT de l'ESO au Chili aux images acquises par le télescope spatial Hubble, la collision simultanée de quatre galaxies au sein de l'amas Abell 3827 a été étudiée.
Elle a notamment été en mesure de localiser la matière contenue au sein de ce système et de comparer la distribution de matière noire aux positions occupées par les galaxies lumineuses.
C’est en fait une bonne nouvelle pour la matière noire tiède.
Matière noire : théorie et observations.
Et Norma Sanchez de conclure :
· La matière noire tiède (WDM) est composée des particules avec masse de l’ordre
du keV (1< m< 10 keV). Pour les grandes échelles, structures (au-delà de ~ 100 kpc) WDM donne des résultats identiques à la DM froide qui sont en accord avec les observations.
· Pour les échelles intermédiaires, WDM donne l'abondance correcte des sous-structures. Dans les cœurs des halos de galaxies, (échelles
plus petites que ~ 100 pc), les simulations à N-corps de la physique classique sont incorrectes pour la WDM parce que à ces échelles, les effets quantiques de la WDM sont importants.
· Les calculs quantiques semi classiques (approche de Thomas-Fermi) fournissent des cœurs de galaxies, des dispersions de vitesse et des
profils de densité en accord avec les observations. L’approche détermine de façon auto-consistante et non-linéaire le potentiel gravitationnel WDM compte tenu de sa fonction de distribution f (E).
· Les principales grandeurs : rayon du halo r_h , masse, M_h , dispersion de vitesse et densité de l'espace des phases ont été exprimées
en fonction de la densité de surface, ceci permet de confronter les résultats théoriques à une très grande variété des observations étant donnée le caractère universel (ou quasi universel) de la densité de surface des galaxies.
· Tous ces résultats montrent de façon robuste que le gaz de DM auto-gravitant peut thermaliser en dépit d'être sans collisions: Ceci est
due à la interaction gravitationnelle entre les particules de DM et au fait que c'est un système ergodique (Un processus ergodique est un processus stochastique pour lequel les statistiques peuvent être approchées par l'étude d'une seule réalisation suffisamment longue. NDLR). Le gaz auto-gravitant DM sans collisions est un système isolé qui n'est pas intégrable: les trajectoires des particules explorent ergodiquement la variété d'énergie constante dans l'espace des phases, couvrant uniformément et
précisément la mesure microcanonique donnant comme résultat une situation thermique.
À méditer :
La science est construite avec des faits, comme une maison est construite avec des pierres.
Mais une collection de faits n’est pas une science, comme un tas de pierres n’est pas une maison.
H Poincaré
POUR ALLER PLUS LOIN SUR CE SUJET :
Les tout derniers résultats de Planck : CR de la conf SAF de F. Bouchet le 11 Février 2015
Mesure de la polarisation du CMB : CR de la conf SAF (Cosmo) de M. Piat du 15 Mars 2014
École Chalonge : CR de la session d’automne du 27 Nov 2014
Les neutrinos, rencontre du 4ème type : CR de la conf CEA de TH Lasserre du 19 juin 2014
La matière noire : CR conf. de F Combes SAF/AFA le 15 Juin 2009
La pâle lumière de la matière noire : CR de la conférence de GF Bertone à l'IAP le 4 mars 2008
Romain TEYSSIER : La matière noire et la formation des struct ; CR conf. du 6 Juillet 2009
Bon ciel à tous
Jean Pierre Martin SAF Président de la Commission de Cosmologie
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