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Mise à jour 2 Avril 2022  ajout vidéo de la réunion : 5 Avril

28 Avril : complément de M Turin rjouté à la fin.

CONFÉRENCE de Olivier MINAZZOLI

Astrophysicien du labo ARTEMIS à l’OCA
 « LA RELATIVITÉ INTRIQUÉE ? »

Organisée par la SAF

En direct du siège et par téléconférence

Le Samedi 26 Mars 2022 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 et des animations.

Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et se nomme :

Relat Intriq_SAF.pdf, qui se trouve dans le dossier COSMOLOGIE-SAF/ saison 2021-2022.

Il est aussi sur le site de la commission.

Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.

Les actualités présentées sont ici.

 

La vidéo se trouve ici : https://www.youtube.com/watch?v=UWYsyO9xzq8

 

 

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Nous étions 18 spectateurs présents rue Beethoven et 36 sur YouTube à suivre cette présentation.

 

 

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Description générée automatiquementOlivier Minazzoli travaille pour le laboratoire Artemis, spécialisé sur les ondes gravitationnelles. Le laboratoire Aretemis a été créé par Alain Brillet, co-fondateur de Virgo, le détecteur européen d’ondes gravitationnelles (OG).

 

Olivier Minazzoli est l’auteur avec un de ses collègues, de cette nouvelle théorie, la relativité intriquée (notion qui n’a rien à voir avec l’intrication quantique). Cette nouvelle théorie est en cours d’évaluation.

 

Cette théorie se veut être un dépassement de la Relativité Générale d’Einstein, et il se propose de nous montrer comment il est passé de l’une à l’autre.

 

Il est en direct avec la SAF depuis Nice.

 

 

 

EXAMINONS D’ABORD LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, SES SUCCÈS ET SES PROBLÈMES.

 

 

La Relativité Générale a quelques difficultés en ce qui concerne par exemple, matière noire et énergie noire.

 

LES SUCCÈS.

 

Pour la Relativité Générale : courbure = matière. La matière courbe l’espace-temps.

 

Le Temps ne s’écoule pas de la même façon, la forte gravité ralentit les horloges.

 

Les Ondes Gravitationnelles.

 

Les mouvements de fortes masses génèrent des ondes d’espace-temps : les ondes gravitationnelles.

 

Comme ces deux trous noirs qui se rapprochent que l’on voit dans cette simulation :

http://physics.aps.org/assets/7623afd0-c2b0-45bb-9eee-dbbc50e0207d/video1.mp4

 

Et qui ont donné naissance à la détection d’OG par LIGO.

C’est ce 14 septembre 2015 que les scientifiques de LIGO reçoivent le signal en provenance de l’autre bout de l’Univers, signal qui est représenté ci-contre.

 

De haut en bas :

·         Le signal reçu par Ligo Hanford

·         Le signal reçu par Ligo Livingston à 3000km du précédent

·         La superposition (décalée de 7ms) parfaites des deux signaux

© LIGO

 

 

 

 

 

Les trous noirs :

 

Les Trous Noirs (TN) modifient le trajet de la lumière, comme une lentille et donnent lieu à l’effet de lentilles gravitationnelles comme on le voit dans cette animation d’Alessandro Roussel.

 

https://youtu.be/qHPV9l4x7UU

 

vidéo :

 

 

 

 

 

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Description générée automatiquement

 

Récemment on a été capable d’imager un trou noir pour la première fois, c’était le TN super massif de M 87.

 

La toute première photo d’un trou noir, celui de la galaxie elliptique M 87, situé à 55 millions d’al

 

Image diffusée en mars 2021, en lumière polarisée. La polarisation a mis en lumière le champ magnétique le champ magnétique situé au bord du TN.

 

Toutes images : EHT Collaboration.

 

 

 

 

 

 

 

Le bruit de fond cosmologique (CMB) colle parfaitement avec la théorie de la Relativité Générale.

 

Pour tous ces évènements évoqués, la Relativité Générale est très robuste comme on dit en physique.

 

 

LES PROBLÈMES.

 

 

Matière et énergie noires posent problème, mais peuvent être expliquées par l’introduction d’une constante cosmologique.

 

 

Les singularités.

 

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C’est un problème pour la Relativité Générale, car dans ces conditions, la notion d’espace-temps n’existe plus.

 

 

C’est le cas par exemple au centre des trous noirs.

 

S Hawking et Roger Penrose se sont penchés sur le problème au travers de la Relativité Générale.

 

En 2020 R Penrose obtient le Nobel de Physique pour la découverte que la formation des trous noirs était une prédiction robuste de la relativité générale.

 

 

 

 

Une possibilité de se débarrasser de ces singularités est d’aller en direction de la gravitation quantique.

 

Les problèmes liés à la gravitation quantique :

·         Les inégalités de Heisenberg aux échelles les plus petites

·         Les trous noirs, leurs tailles : 2G E/c4  (E = énergie)

·         Faible entropie au moment du Big Bang, univers très homogène. L’essentiel de l’entropie viendrait de la gravitation.

 

 

Le 3ème principe de la Relativité Générale : le principe de Mach.

 

Le principe de Mach :

Tel qu’énoncé par le physicien Ernst Mach (celui du nombre de Mach pour la vitesse des avions aussi) :

 

L'inertie des objets est induite par l'ensemble des autres masses de l'univers et ce à travers une interaction non spécifiée

 

Ce principe est controversé par certains.

 

Au début Einstein pensait que si toute la matière disparaissait dans l’Univers, l’espace-temps ne devrait plus exister.

Mais De Sitter montra que la Relativité Générale était valable aussi dans un Univers sans matière !

Einstein fut obligé de réviser sa pensée.

 

 

LA RELATIVITÉ INTRIQUÉE. (Entangled Relativity en anglais)

 

Pas simple à résumer de ma part, aussi je cite le communiqué de l’OCA.

 

Voici un extrait du communiqué de l’OCA présentant cette nouvelle théorie :

 

Einstein, lors de sa première visite aux États-Unis en 1921, expliquait ainsi à un journaliste sa théorie de la relativité générale : « On croyait auparavant que si toute matière de l’Univers disparaissait, l’espace et le temps, eux, continueraient d’exister. Alors que selon la théorie de la relativité, ils disparaissent aussi ».

 

Pour Einstein, l’espace et ses propriétés n’existent que grâce à la matière. Cette conviction dérivait d’un principe, proche du principe de relativité, qui avait guidé Einstein durant des années : le principe de Mach. Celui-ci dit que le mouvement de la matière, d’une particule par exemple, doit être pensé comme un mouvement par rapport au reste de la matière, et non par rapport à un espace indépendant d’elle, absolu. Puisque tout était défini par rapport à la matière, un univers sans matière ne pouvait donc exister.

 

Plusieurs années durant, Einstein fut persuadé que la théorie de la relativité qu’il avait créée répondait à cet impératif philosophique. Or, il fut démontré que cette théorie d’Einstein admettait des solutions correspondant à la gravitation mais dans un espace-temps complètement dépourvu de matière. Dans le but de supprimer ces solutions, Einstein apporta une modification à sa théorie, en ajoutant la fameuse constante cosmologique.

Mais il fut prouvé rapidement que cette modification ne supprimait pas ces solutions qui allaient frontalement à l’encontre des conceptions fondamentales d’Einstein. Ceci a été un peu oublié. II faut dire que depuis cette époque les prédictions de la relativité générale n’ont jamais été mises en défaut… même s’il reste beaucoup d’inconnues et de mystères !

 

Olivier Minazzoli, au laboratoire Artemis (Observatoire de la Côte d’Azur/CNRS/Université Côte d’Azur), et ses collaborateurs, viennent de découvrir comment éviter cette difficulté, importante d’un point de vue métaphysique, sur laquelle Einstein avait buté.

 

Une nouvelle théorie est née, baptisée « relativité intriquée » en 2021 par ses concepteurs.

Entre autres, elle ne permet pas à la gravitation d’exister sans matière. Cette nouvelle théorie pourrait avoir des conséquences qui font déjà l’objet de cinq articles publiés dans des revues à comité de lecture, dont trois en 2021.

 

Bien qu’encore non complètement explorée, cette théorie pourrait notamment expliquer la phase de dilatation soudaine au début du Big-Bang, dite d’« inflation », qui reste actuellement sans explication dans le cadre établi de la physique fondamentale.

 

De la même façon, dans le domaine des trous noirs, elle pourrait éviter de créer une singularité en leur centre, sujet du prix Nobel de physique 2020 attribué pour moitié à Roger Penrose, et qui pose un redoutable problème : lorsque l’on s’approche de cette singularité, la relativité générale qui la prédit cesse d’être valable !

 

Il faut donc une nouvelle théorie, qui n’a pas été trouvée jusqu’à présent. La relativité intriquée implique aussi des différences pour les étoiles à neutrons, par exemple une masse de presque 10% supérieure à ce qui est permis par la relativité générale, ce qui devrait être mesurable. Cette théorie possède trois autres points remarquables :

·         Le premier est que lorsque la densité de la matière est faible comparée à la densité des étoiles à neutrons, la relativité intriquée redonne la relativité générale.

·         Le second est qu’elle ne possède aucun paramètre ajustable : elle est en accord avec les observations ou ne l’est pas.

·         Le dernier point remarquable est qu’elle implique l’existence d’une nouvelle constante universelle qui remplacerait celle de Newton (G), car selon la théorie d’Olivier Minazzoli, il existe certains endroits – dans un milieu hyperdense par exemple – où G varie. La nouvelle constante universelle jouerait un rôle quand interviennent les lois de la physique quantique, et pourrait donc être la première pierre d’une théorie quantique de la gravitation.

 

 

Vidéo explicative du passage de la Relativité Générale à la Relativité Intriquée.

Crédit O Minazzoli

 

https://youtu.be/CajtlfPrca4

 vidéo :

 

 

 

 

 

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En conclusion :

 

La relativité intriquée

 

·         Possède la RG comme limite

·         Semble produire de bonnes prédictions

·         Ne peut être définie en l’absence de matière, tel qu’originellement souhaité par Einstein

·         N’a pas de paramètre libre (au niveau classique)

·         La constante de Newton devient un champ

·         Pourrait résoudre certains problèmes connus de la RG

 

 

 

 

 

 

 

 

 COMPLÉMENTS  :

Notre ami Michel Turin, membre de la commission de cosmologie, nous fait parvenir un complémént sur l'histoire de la constante cosmologique que j'inclus à ce compte rendu, merci à lui :

Histoire de la constante cosmologique

 

Einstein établit en 1915 la théorie de la relativité générale qui assimile la gravité à une courbure de l’espace temps. En 1917 il s’aperçoit que cette équation implique un univers dynamique en contradiction avec les croyances de l’époque : l’Univers doit être immuable, et il ajoute la constante cosmologique L à son équation ; L est une courbure constante de l’espace temps indépendante des masses en présence et il oblige ainsi l’Univers à rester statique en ajustant la valeur de L pour que l’Univers ne s’effondre pas sur lui-même.

 

En 1922 Friedman démontre les propriétés cosmologiques de l’univers qui dépendent de L, plusieurs Univers sont possibles : en expansion ou en contraction. Einstein conclut que l’introduction de la constante cosmologique a été sa plus grande bévue et que rien ne s’oppose à ce que l’Univers soit dynamique.

 

En 1927 E. Hubble observe que les galaxies s’éloignent les unes des autres, et la vitesse d’éloignement est proportionnelle à leur distance V= H0* D que l’on peut mesurer en km/s par mega parsec ; la constante H0 est homogène à l’inverse d’un temps que l’on estime aujourd’hui à environ 14 milliards d’années. A la même époque G.Lemaître montre que l’Univers est en expansion, ce qui suppose donc l’existence d’un instant créateur que l’on appellera plus tard le big-bang.

 

En 1932 Einstein accepte l’idée d’un Univers en expansion continue, et établit avec le physicien de Sitter, un modèle cosmologique de l’Univers avec une constante cosmologique nulle, mais ce modèle n’est pas conforme aux observations.

 

En 1964 Penzias et Wilson observent un rayonnement très homogène à une température de 3.5°K que l’on appelle le fond diffus cosmologique (CMB); les satellites Cobe, Wmap, Plank mesurent ses caractéristiques, ce qui révèlent une étonnante homogénéité de l’Univers à toutes les échelles ; ce rayonnement fossile ne peut être dû qu’à un reliquat de l’univers primitif beaucoup plus chaud (3000°K) à ses débuts qu’aujourd’hui, la température de 3.5°K résultant du refroidissement de l’Univers.

 

En 1979 A.Guth étudiant le big-bang s’aperçoit que l’homogénéité de l’Univers  est incompatible avec son horizon au cours de ses premières secondes d’existence après le big-bang, il introduit une phase d’expansion exponentielle. Cette inflation serait due à une force répulsive dont on n’a pas l’explication, mais qui revient à dire que la constante cosmologique n’a pas toujours été nulle. 

 

En 1998 les astrophysiciens effectuent des mesures sur des supernovae lointaines et concluent que l’Univers serait en expansion accélérée, ce qui impose que la constante cosmologique L soit positive ; l’Univers contiendrait une mystérieuse énergie noire qui contrebalancerait le freinage gravitationnel due à la matière observable

 

En 2011 l’ensemble des observations et des modèles théoriques permettent d’aboutir à un modèle cosmologique standard appelé LCDM qui intègre la matière visible, la matière noire de nature inconnue et une constante cosmologique L, mais ce modèle est périodiquement remis en cause car il est loin d’être satisfaisant ; pourquoi a-t-on besoin d’une constante cosmologique qu’il faut ajuster pour satisfaire les observations et quelle est son origine, on parle de l’énergie du vide ? Il faudrait remettre en cause la théorie d’Einstein, mais aucun physicien n’ose le faire sans s’attirer les foudres de la communauté scientifique

 

Einstein et Newton

 

Quand en 1915 Einstein établit sa théorie de la relativité générale il ne part pas de rien : le principe d’inertie, le principe de moindre action et la transformation de Lorentz qu’il avait expliquée 10 ans plus tôt avec le principe de la constance de la vitesse de la lumière

 

Si on oublie la constante cosmologique, il y a une grande similitude entre la théorie de Newton qui relie la force gravitationnelle avec la répartition des masses dans l’espace, et la théorie d’Einstein qui relie la courbure de l’espace temps (sa métrique) à la répartition de l’énergie dans l’espace et comme E=mc², masse et énergie sont synonymes.

 

C’est le postulat de la constance de la vitesse de la lumière, vitesse indépassable , qui fait la différence somme toute assez minime entre les deux théories : déplacer des masses modifie la gravité, mais si on modifie la gravité on va déplacer les masses selon la théorie de Newton, mais à l’époque de Newton et jusqu’à la fin du 19ème siècle on avait pas vu que l’équation différentielle qui régit cette relation n’était pas toujours intégrable, c’est H. Poincaré qui le démontre mathématiquement, certaines résonnances rendent non déterministe ce système, et on l’observe très bien sur le système solaire que Laplace croyait réglé comme une horloge. On peut faire des prédictions sur un laps de temps long mais pas infini (Lyapunov).

 

Essayons de comprendre ce phénomène de résonnance sans écrire la moindre équation : Jupiter domine le système solaire, les autres astres sont perturbés par la gravité de cette planète et vont avoir tendance à se synchroniser avec elle, mais en se synchronisant elles vont induire une modification gravitationnelle qui peut perturber tout le système solaire, et aujourd’hui nous n’avons pas la preuve que ce système soit stable (Laskar) , il ne l’a d’ailleurs pas toujours été à ses débuts et selon le modèle de Nice (Morbidelli) la migration de Jupiter a créé beaucoup de désordres.

 

Je dirai donc que le système solaire est un système intriqué "entangled" par analogie avec l’intrication des interactions de la mécanique quantique ; cette intrication n’a rien à voir avec la constante de Planck et les relations de Heisenberg, mais elle est de même nature. La position et la vitesse des particules élémentaires ne sont pas simultanément observables, mais elles ne sont pas davantage calculables car si on savait les calculer on ne serait pas obliger de passer par un calcul probabiliste pour pouvoir prédire l’évolution du système : avec la mécanique quantique la constante de temps est de l’ordre de 10-16 secondes (durée estimée de la décohérence), avec le système solaire elle est de plusieurs centaines de millions d’années et avec l’Univers elle est supérieure à 14 milliards d’années. L’intrication est donc une propriété commune à tous les systèmes à N corps en interaction mutuelle que ni les ordinateurs ni la nature ne peuvent prédire, c’est donc une propriété mathématique liée aux équations aux dérivées partielles de nos modèles : aucune méthode, aucune observation aussi précise soit-elle ne peut en venir à bout. Einstein ne pouvait pas le croire et pourtant il avait tort.

 

Les équations de la relativité générale sont obligées d’ajouter une constante cosmologique pour rendre compte de la réalité, mais en ajoutant cette constante on particularise l’équation ce qui ne plaisait pas à Einstein ; mais Einstein ne connaissait pas l’intrication, il aurait fallu qu’il réécrive son équation de la relativité générale pour éliminer cette constante cosmologique, mais cela est une tout autre histoire dont je suis incapable de parler.

 

Michel Turin Retraité de Airbus Space et étudiant-stagiaire à l’Observatoire de Paris  

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

À consulter absolument ces deux références au moins :

 

La théorie de la relativité intriquée succédera-t-elle à la théorie de la relativité d'Einstein ? (1/2)

 

La théorie de la relativité intriquée expliquée par Olivier Minazzoli (2/2) chez Futura

 

1950- 1960: La nature des trous noirs enfin révélée. Cours SAF de J Fric.

 

Il y a du Nobel dans l’air Les ondes gravitationnelles sont mises en évidence

 

Les ondes gravitationnelles par A Brillet OCA

 

Mach et son étrange principe ...

 

Qu’est-ce que le principe de Mach

 

Le principe de Mach en physique par J Fric SAF

 

 

La « relativité intriquée », une nouvelle théorie sur les traces d’Einstein communiqué de l’OCA

 

Une nouvelle théorie de la gravitation est née à Nice : la relativité intriquée

 

Olivier Minazzoli parle de la paradoxale limite de la relativité générale à la Journée Scientifique de l’OCA

Voir aussi : https://youtu.be/PK9V66jS3zo

 

Extended Theories of Gravity

 

 

PROCHAINE RÉUNION : À DÉTERMINER, PROBABLEMENT EN MAI ;

 

 

 

PROCHAINE CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF :

 

 

 

Prochaine conférence SAF devant public :
Le mercredi 13 Avril  2022 19H00  
au CNAM amphi Grégoire (220 places).

« Les débris spatiaux : problèmes et solutions »

Par Christophe BONNAL du CNES Direction des lanceurs  Résa > 10 Mars

.  Réservation comme d’habitude ou à la SAF directement.

Transmission en direct sur le canal YouTube de la SAF Sinon à suivre en direct : https://youtu.be/dEYzUxHXLIg

 

 

Les conférences seront retransmises en direct sur YouTube.

 

 

 

 

 

Bon ciel à tous

 

 

Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF

www.planetastronomy.com

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