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MessagePosté: 25 Mar 2008, 15:10 
Défioliant
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Salut les loupiots,

Oui je me prends la tête avec un truc, complètement incirconstancié d'ailleurs de s'intéresser à des trucs de ouf comme ca un lendemain de long week-end, mais j'ai besoin de vos immenses qualités de vulgarisateurs. :D

Je viens de lire un court article dans la revue Pour la Science ; Sur la piste de l'antimatière galactique.
L'article parle d'une "carte" du nuage d'antimatière répertoriée grâce au satellite Intégral, de sources X binaires de faible masse(késaco????) et (surtout) "ces nouvelles données affaiblissent une autre hypothèse sur l'origine de l'antimatière galactique : la matière noire, forme hypothétique de la matière".

The question is : j'ai toujours cru que l'anti-matière et la matière noire c'était la même chose?!? :dingue2: J'ai cherché bien évidemment des infos sur le Net mais j'avoue que j'y comprends que dalle et surtout je ne sais pas par quelle bout la prendre cette antimatière de mes deux

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MessagePosté: 25 Mar 2008, 15:39 
Défioliant
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Salut beauté.
L'antimatière est un truc bien concret, ce sont des particules analogues à la matière que tu côtoies quotidiennement, mais avec une charge électrique opposée. C-à-dire que si Diablotin antimatière roulait un patin à Sainte Marie Kouchtoala antimatière, il se ramasserait au pire une baffe mais survivrait, alors que si Diablotin matière (particules de la même charge que nous tous, le vrai Diablotin) roulait un patin à Sainte Marie Kouchtoala antimatière (composée d'antiparticules), leur contact ferait des étincelles et pas mal de kilos des deux s'anihileraient. Pas beau à voir comme résultat : transformés tous deux en énergie.
C'est théorique et expérimental : de l'antimatière a déjà été produite en très petites quantités, et conservée quelque temps (des grandeurs infinitésimales). On s'appelle matière (notre monde) car c'est notre charge qui se trouve dans l'univers connu, alors que l'antimatière est semble-t-il quasiment disparue. Mais cela aurait pu être l'inverse. C'est kif-kif, la même chose aux charges opposées : électron - / positron +, proton + / antiproton -, neutron (qui est électriquement neutre, composé de quarks) / antineutron (neutre aussi, mais composé à son tour d'antiquarks).

La matière noire par contre je ne sais pas ce que c'est. :wink: On en parle souvent dans ces articles galactiques comme d'une matière "un peu opportuniste" qui pourrait servir aux astrophysiciens pour combler virtuellement quelques lacunes et quelques milliards de kilotonnes manquant à leurs observations ou prévisions. Un truc dans le genre, mais je n'en sais pas plus.


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MessagePosté: 25 Mar 2008, 23:06 
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Raf Hillman a écrit:
La matière noire par contre je ne sais pas ce que c'est.

Bonne définition : on ne sais pas ce que c'est, justement !

Mais on sait tout de même que cette masse invisible, inégalement distribuée, existe car elle a une influence gravitationnelle sur la matière visible qui l'entoure. Par exemple, les galaxies tournent plus rapidement sur elles-mêmes qu'elles ne le feraient s'il n'existait que des étoiles, nuages de gaz etc.

Il y a un an, une analyse des données du Téléscope Spatial ont permis de reconstituer une distribution de matière sombre à très grande échelle. Sur l'image ci-dessous, la matière visible est à gauche et l'image reconstituée de la matière sombre est à droite. Le rectangle représenté a la même surface que neuf pleines lunes.

Comment a-t-on obtenu cette image d'une matière invisible ? Pour cela, il a fallu mesurer la distance et la forme de près de 500.000 galaxies. La matière sombre, comme toute matière, déforme les images des objets devant lesquelles elle se place. En analysant les déformations, on est parvenu à reconstituer la répartition dans l'espace de cette matière sombre.

Image

http://www.spacetelescope.org/news/html/heic0701.html

La répartition en trois dimensions de ce morceau d'univers invisible :

Image


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MessagePosté: 26 Mar 2008, 00:08 
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Ok,

A vue de nez donc, l'antimatière n'a rien à voir avec la matière noire ou sombre comme tu dis Zartegru... mais d'après les images que t'as posté dirait-on pas que la matière noire "recouvre" les zones qui ne sont pas habités par (notre) matière? Dans un espèce de miroir ou bien je me gourre complètement....
Et pis d'ailleurs elle servirait à quoi cette matière noire? C'est l'équivalent des trous noirs alors?

Oui je sais ca fait beaucoup de questions, toujours été fascinée par ce sujet... trop de Star Trek ou bien trop d'Hubert Reeves dans mon enfance, j'adorais ce type, je suivais toutes ces émissions mais j'avoue n'avoir pas compris grand-chose... :hein:

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MessagePosté: 29 Mar 2008, 16:44 
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Sainte Marie Kouchtoala a écrit:
A vue de nez donc, l'antimatière n'a rien à voir avec la matière noire ou sombre comme tu dis Zartegru...

"Rien" c'est beaucoup dire puisqu'il n'est par exemple pas improbable que certains positrons - detectes p.e. avec INTEGRAL - aient ete generes par cette (encore hypothetique) matiere noire.

Citation:
mais d'après les images que t'as posté dirait-on pas que la matière noire "recouvre" les zones qui ne sont pas habités par (notre) matière? Dans un espèce de miroir ou bien je me gourre complètement....

Pourquoi "miroir"? T'es dans ton bain. Tu utilises une eponge pour caresser voluptueusement tes parties intimes. Quand tu sors ton eponge de l'eau, l'eponge est en gros composee de deux bidules: la matiere de l'eponge elle-meme et la flotte qui s'est imiscee dans les espaces precedemment occupes par l'air. Ben, c'est pareil avec l'univers: t'as le vide, la matiere et la matiere sombre. Ces deux dernieres ne semblent pas occuper le meme espace (= place) bien qu'elles soient immergees "cote a cote" dans le meme espace-temps (= espace). Selon certaines theories (ou presque-theories) liees aux cordes-branes, il n'est pas inconcevable que cette matiere sombre ne soit en fait "que" la manifestation gravitationnelle d'une interaction entre deux branes, donc, d'une certaine facon, entre deux univers (en gros). Mais c'est encore plus speculatif que les hypotheses "standard" faites a propos de la matiere sombre. Bref.

Citation:
Et pis d'ailleurs elle servirait à quoi cette matière noire? C'est l'équivalent des trous noirs alors?

Ce n'est pas l'equivalent des trous noirs (encore faudrait-il que j'aie compris ce que tu entends par la), mais il n'est pas improbable que cette matiere sombre ne soit en fait qu'une des manifestations possibles d'un gigantesque reseau de trous noirs en train de vomir de la matiere - ou a peu pres - ephemere sous l'effet de l'evaporation d'Hawking. Ici aussi, ca specule sec.

Ce qui peut peut-etre creer des malentendus, c'est l'adjectif "noir": trou noir, matiere noire (ou sombre), etc.. Un trou noir, c'est en tres gros de la matiere hyperconcentree (qui est "invisible" parce qu'elle deforme l'espace-temps au point d'emprisonner localement - a sa surface - la lumiere), alors que la matiere noire (qui est "invisible" parce qu'elle ne semble pas interagir avec la lumiere), c'est probablement quelque chose d'autre que la matiere cataloguee jusqu'a present. C'est donc peut-etre un nouveau continent, poils aux dents.

Bref, lorsqu'on cause matiere noire, y'a beaucoup de conditionnels et de "probablement" parce que, in fine, on ne sait pas ce que c'est. Et puisqu'on sait pas c'que c'est, les hypotheses et les theories - plus ou moins bonnes, plus ou moins bancales - fusent. Y'aura selection naturelle - voire tabula rasa - lorsqu'on aura plus d'elements sous la main.

Image

A quoi servirait cette matiere noire? Autant demander a quoi servirait la matiere tout court. Arf! Il est par contre possible de dire quelques mots sur le pourquoi de la necessite - pour l'instant, bien qu'on ne sache pas de quoi il s'agit - de l'existence (ou de l'hypothese, c'est selon) de cette matiere noire qui comblerait un gigantesque deficit de masse (d'ou le nom "masse manquante" lorsqu'on evoque la matiere sombre). Or donc, la distribution des galaxies, des gaz, des radiations et de toute autre forme de matiere est caracterisee par une densite moyenne ρ et par une pression moyenne p. En jonglant avec ρ, p et Λ (la fameuse "constante cosmologique"), il est possible d'evaluer les apports gravitationnels de tous ces bidules, cad de calculer leur influence sur la courbure de l'espace-temps. Coup de bol - du moins dans l'etat actuel de nos connaissances - ledit principe cosmologique implique une geometrie de l'espace-temps assez simple: d'une certaine facon, elle est assez semblable a l'approximation de la surface terrestre par une sphere. Ainsi, le tenseur de courbure se simplifie (plusieurs de ses composantes s'annullent). Cela a comme consequence de reduire le nombre de composantes de l'equation d'Einstein a deux: lesdites equations de Friedmann (bref, t'obtiens des equations un peu plus simples, cad des equations desquelles t'as quelques chances d'extraire (au moins) une solution). Ces dernieres determinent la geometrie globale de l'espace-temps a partir de ρ et de Λ. Tout a l'air ok. Mais y'a un pepin: ρ et Λ sont mal connues (y'a des marges d'incertitude assez consequentes). Cette meconnaissance partielle est due entre autres (mais surtout) a une apparente anorexie de l'univers (visible). D'ou l'hypothese de l'existence - pour l'instant presumee - de ladite matiere (ou energie) noire. Cette matiere noire est tres probablement quelque chose qui ne fait partie ni de la matiere deja cataloguee (planetes, etoiles, galaxies, etc.) ni des radiations electromagnetiques - cette distinction entre "matiere" et "radiation" est quelque peu artificielle, mais elle permet d'economiser du blabla et d'utiliser des raccourcis utiles. Mais pourquoi "poser" cette hypothese"? Il y a longtemps deja, on s'est apercu qu'il etait impossible d'expliquer la dynamique des amas de galaxies, puis des galaxies, en se basant "seulement" sur la masse de la matiere visible (= en gros de la matiere qui interagit avec les radiations). Les donnees empiriques qui soulignent ce probleme proviennent principalement de:

  • vitesse (tres elevee) de rotation des galaxies: afin d'eviter que la "force centrifuge" ne disperde de la matiere dans l'espace intergalactique, il faut supposer que la matiere soit maintenue par une intense attraction gravitationnelle, qui necessite une masse tres elevee; les calculs indiquent que la matiere visible (etoiles et gaz) est inferieure d'environ un facteur 10 respectivement a celle necessaire a assurer la cohesion de la galaxie. La solution - une des solutions - consiste a faire appel a un acteur supplementaire (qui n'est pas de la matiere visible): la matiere noire;
  • amas galactiques: comme ci-dessus (a peu de choses pres);
  • mirages gravitationnels: matiere et energie courbent l'espace-temps; en se propageant, la lumiere produit des effets de mirage gravitationnel; en etudiant ces effets, on arrive a la meme conclusion qu'aux deux points precedents: y manque de la masse pour que ca tourne.

Bref, comme l'a deja dit Zartregu, on infere la presence de la matiere noire par les effets gravitationnels qu'elle a sur son environnement. C'est quoi cette matiere noire ou sombre? Probablement des particules non-baryoniques (plus ou moins decrites dans des extensions du Modele Standard). Par "baryonique" on entend les proton et les neutrons, ainsi que leurs antiparticules (comme l'a deja dit Raf Hillman = particules jumelles des particules a la charge pres = antimatiere). Par "non-baryonique" on entend tout ce qui n'est pas baryonique et, souvent par exces d'enthousiasme, aussi tout ce qui n'est ni leptonique (= electrons, neutrinos, etc.), ni bosonique (= photons, etc.), etc.. Enfin, presque: la classification et les exclusions sont un chouilla plus subtiles, mais ce que je viens d'en dire n'est in fine pas tres eloigne de la realite, du moins de ce que l'on en sait et de ce que l'on peut raisonnablement supposer sur ce que l'on ne sait pas. Bref, la matiere sombre, c'est probablement de la matiere qui ne ressemble en rien a celle qui t'entoure: c'est de la matiere "exotique"... meme si c'est la matiere connue qui devrait etre nommee ainsi puisqu'elle semble ne representer que 10% de la masse de l'univers.

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MessagePosté: 20 Avr 2008, 10:08 
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A ce propos...

Futura-Sciences a écrit:
La matière noire : une détection directe ?

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Une équipe de chercheurs italiens et chinois vient de publier ses derniers résultats concernant la détection en laboratoire de particules de matière noire. Les membres de l’expérience Dama confirment avec une précision accrue la présence d’un signal dans leur détecteur. Comme il l’avait déjà affirmé depuis presque dix ans, ce serait selon eux une preuve convaincante de l’existence des Wimps, des particules de matière noire.

Ces dernières années, les preuves indirectes de l’existence de la matière noire se sont accumulées. Sans elle, il est extrêmement difficile de rendre compte naturellement de la naissance des galaxies et des observations concernant les collisions entre amas de galaxies. Si la majorité de la communauté scientifique est convaincue de sa réalité, une preuve directe en laboratoire reste toujours nécessaire et représente le seul moyen possible d’éliminer d’autres hypothèses concurrentes, comme celles de Milgrom ou de Moffat.

Or, depuis la fin des années 1990, une équipe italienne menée par Rita Bernabei, une physicienne de l’Université Tor Vergata à Rome, prétend qu’une telle preuve existe. Comprendre sur quoi repose cette preuve n’est pas difficile. Si la matière noire existe, elle se trouve non seulement au niveau des amas de galaxies mais aussi dans les galaxies qu’elle entoure d’un halo sphérique. La majeure partie de la masse constituant une galaxie comme la nôtre est même composée de ces particules neutres interagissant très faiblement avec la matière normale et les autres particules que l’on sait fabriquer en accélérateur. Sans que nous nous en rendions compte, nous serions même touchés par un flux de ces particules traversant de tant en tant notre corps.

Si cette hypothèse s’avère exacte, il devrait se produire une modulation annuelle de ce flux de particules. En effet, le Soleil est en orbite autour de la Galaxie. Par rapport au référentiel héliocentrique, il se produirait donc une sorte de vent relatif de particules de matière noire. Comme la Terre est en mouvement par rapport au Soleil, sa vitesse propre doit s’ajouter (ou se retrancher) à la sienne par rapport au référentiel lié au centre de la Galaxie.

Comme le montre la figure 1, il y aura donc un moment où la vitesse de la Terre s’ajoutera à celle du Soleil, le 2 juin précisément, et un autre auquel elle se retranchera, ce sera le 2 décembre. En juin, le flux de particules de matière noire devrait donc être maximum mais il serait minimum en décembre.

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Figure 1. Le schéma montre l'addition et la soustraction du vecteur vitesse de la Terre
(flèche noire) en juin et décembre par rapport à la vitesse du Soleil autour de la Galaxie,
d'environ 232 km/s. Crédit : INFN


La matière traquée sous terre

Pour vérifier cette théorie, l’expérience Dama (DArk MAtter) a donc été proposée au début des années 1990. Dans des installations profondément enfouies sous terre afin de s’affranchir le plus possible du bruit de fond causé, par exemple, par les rayons cosmiques, on peut montrer que pour une large classe de particules candidates au statut de matière noire, une collision avec certains noyaux provoquera une agitation du cortège électronique qui les entourent, provoquant l'émission d'un flash de lumière. Cette lumière peut être détectée et l’on peut ainsi enregistrer ce type d’événements et ces fluctuations dans le temps.

Les détecteurs de Dama ont donc été enterrés dans le célèbre tunnel du Gran Sasso en Italie où se trouvent d’autres expériences comme celle de Borexino. Au cours des années, ils ont été perfectionnés et rendus plus sensibles. En particulier, la version dénommée Libra (Large sodium Iodide Bulk for RAre processes) de Dama est constituée de 25 cristaux de iodure de sodium très purs. La précédente version pesait 100 kg mais l’actuelle en pèse 250.

Il y a presque 10 ans, l’équipe avait déjà trouvé une modulation annuelle avec les caractéristiques attendues (voir la figure 2). La communauté scientifique mondiale était restée sceptique car bien des détails dans les données et le processus d’analyse n’étaient pas rendus publics par les membres de l’équipe italienne. Les biais possibles dans la détection et l’interprétation du signal ne permettaient pas d’être aussi affirmatif qu’elle le laissait entendre.

Aujourd’hui donc, les chercheurs italiens enfoncent le clou, le signal détecté semble bel et bien réel. Sauf que d’autres expériences, comme CDMS ou Coupp, ne voient pas les particules qu’impliquent les observations de Dama. La plupart des gens ne seront convaincus que lorsque plusieurs expériences indépendantes en laboratoires donneront des résultats concordants, cela pourrait bien prendre encore quelques années.

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Figure 2. Les oscillations du nombre de flash de lumière dans
l'expérience Dama. En abscisse, le nombre de jours s'étant
écoulé. La modulation annuelle est bien visible. Crédit : INFN


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MessagePosté: 07 Aoû 2008, 11:56 
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M'sieurs Dames.

J'me permets de faire remonter légèrement ce thread (qui n'était pas tombé très profondemment) pour ajouter deux petites précisions (les explications de Pyne Duythr sont très complètes, sinon).

Première précision :
Raf Hillman a écrit:
L'antimatière est un truc bien concret, ce sont des particules analogues à la matière que tu côtoies quotidiennement, mais avec une charge électrique opposée.


C'est pas exactement ça. Les particules d'antimatières ont non seulement des charges électriques opposées, mais ont également tous leurs nombres quantiques opposés (charge baryonique, charge leptonique, saveur, couleur, isospin, etc.) ; seuls le spin et la masse sont conservés.

Seconde précision :
Zartregu a écrit:
Mais on sait tout de même que cette masse invisible, inégalement distribuée, existe car elle a une influence gravitationnelle sur la matière visible qui l'entoure.


On ne sait pas qu'elle existe. Les observations permettent de supposer l'existence d'un type de matière exotique, mais tant qu'elle ne sera pas observée directement, on ne peut pas dire « on sait qu'elle existe ». C'est une hypothèse, au même titre que la théorie MOND par exemple.

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MessagePosté: 07 Aoû 2008, 22:12 
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Inscription: 29 Sep 2005, 07:15
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KayWren a écrit:
[La matiere noire, kaki vert pomme ou de mes deux] est une hypothèse, au même titre que la théorie MOND par exemple.

A propos de MOND, un p'tit truc audio tres tres abordable et, en plus, en francais (isn'it Jean Peplut): "MOND" (Bonnet-Bidaud).

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MessagePosté: 07 Aoû 2008, 23:16 
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Les constantes m'ont toujours posés un problème, j'ai été dégoûté de la physique par une prof de physique en seconde qui m'a fait passé pour un con en classe parce que j'avais du mal à ADMETTRE la constance de C. A la question "quelle preuve en toutes conditions ?", j'ai eu droit à un ferme :" Taisez-vous, et apprenez au lieu de vous poser des questions stupides" !

Autant dire que je n'ai jamais appris. C'était mon EVE à moi :mrgreen:

Intéressant ce podcast, le côté épistémologie des sciences surtout. Merci mon Pyne Duythr imberbe pour penser à ma douce francophilie.


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MessagePosté: 08 Aoû 2008, 07:59 
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Jean Peplut a écrit:
Les constantes m'ont toujours posés un problème, j'ai été dégoûté de la physique par une prof de physique en seconde qui m'a fait passé pour un con en classe parce que j'avais du mal à ADMETTRE la constance de C. A la question "quelle preuve en toutes conditions ?", j'ai eu droit à un ferme :" Taisez-vous, et apprenez au lieu de vous poser des questions stupides" !


Ton prof était un tocard, si je puis me permettre.
Si tu te poses encore la question, Oiseau de Malheur, sache qu'on a établi ça par l'expérience. Y en a plusieurs qui ont conduit à cette conclusion, mais celle qu'on retient en général est celle de Michelson et Morley (réalisée entre 1881 et 1887).
En gros, les mecs prennent un interféromètre (qu'on appelle Michelson, en hommage à ce brave gars) : tu balances de la lumière d'un côté, t'as un miroir semi-réflechissant, et deux autres miroirs :
Image
(Merci wiki pour l'image.)

Bon, à la base Michelson avait réalisé ce montage pour mesurer la vitesse de la Terre dans l'ether, ce truc impalpable qui déchaînait les passions en son temps (comme aujourd'hui le font d'autres trucs impalpables telles que l'énergie sombre et la matière noire :hey: ). Il s'attendait, assez légitimement, à trouver des vitesses de la lumière différentes entre les deux bras (simple loi de composition des vitesses, puisque la Terre file à 30 km/s) et donc à observer des franges d'interférences :
Image

Et là, paf !, pas d'interférences, pas de différences de vitesses entre les deux bras. La vitesse de la lumière semblait donc constante !

Foilà pour la petite histoire. Après ça, y a des mecs qui se sont dits qu'il y avait une couille dans le pâté (et dieu sait si c'est crade, ce genre de choses) et qui décidèrent de revoir les équations de la physique classique. Au bout de quelques années, ça a donné naissance à la théorie de la relativité, dont la pierre angulaire est cette constance de la vitesse de la lumière.

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MessagePosté: 27 Aoû 2008, 09:30 
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TS a écrit:
L'antimatière peut "rebondir" sur la matière

L'antimatière interagit moins avec la matière que nous ne le pensions, elle peut "rebondir" dessus, ce qui pourrait changer notre compréhension dans la répartition de la matière et de l'antimatière dans l'Univers. L'étude a été menée par Andrea Bianconi de l'Université de Brescia en Italie.

L'antimatière est l'opposée de la matière, et peut être créée dans des cyclotrons ou accélérateurs de particules. L'équivalent en antimatière de l'électron est par exemple le positron, de masse identique mais de charge opposée (positive contre négative pour l'électron). Les positrons sont entre autres utilisés en imagerie médicale nucléaire dans les scanners TEP (Tomographie par Emission de Positrons).

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Dans leur expérience, les chercheurs italiens ont créé un faisceau d'antiprotons en utilisant le "Low Energy Antiproton Ring" du CERN. Le faisceau a été dirigé sur un cylindre d'aluminium rempli d'hélium, d'hydrogène ou de deutérium. Comme prévu, beaucoup des antiprotons sont entrés en contact avec la matière du cylindre et se sont annihilés immédiatement. Néanmoins, certaines de ces antiparticules ont rebondi sur la matière sans s'annihiler.

Dans ce type d'évènements, il y a en général trois possibilités: les particules peuvent se "rater", peuvent entrer en collision et générer une grande quantité d'énergie, ou peuvent former une structure atomique exotique matière-antimatière appelé protonium.

Mais quelle est la fréquence des collisions ? Les recherches ont montré qu'elles sont moins fréquentes que prévu. Dans l'expérience, quelques 30% des antiprotons ont survécu pendant plusieurs microsecondes avant d'être annihilés.

Selon Igor Bray, du Centre for Antimatter-Matter Studies de l'Université de Technologie Curtin à Perth en Australie, cette expérience à des implications sur notre compréhension de la dissymétrie matière-antimatière dans l'Univers. Les physiciens n'arrivent en effet pas à expliquer pourquoi notre univers est apparemment riche en matière alors que selon nos connaissances en physique fondamentale, les deux formes matière et antimatière devraient exister en proportion égale. Mais cette expérience montre que le problème peut provenir d'une mauvaise compréhension de l'interaction matière-antimatière, l'annihilation pouvant ne pas être immédiate ou systématique.

Comme souvent en recherche fondamentale, cette expérience pose de nouvelles questions, et de nouvelles études seront utiles pour déterminer quelles sont les implications de cette différence d'interaction matière-antimatière sur les théories actuellement en place.

Refs.:



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MessagePosté: 21 Oct 2008, 18:15 
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Ce topic parle de l'univers de métamatière. Et zou ! Déplacé au "best of".

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MessagePosté: 01 Nov 2008, 10:19 
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Les doutes sont loins de surgir de nulle part et ne datent pas d'hier - comme on l'a rapidement vu plus haut -, mais ils se font de plus en plus precis. Bref, les doutes plus ou moins theoriques commencent a etre consolides par quelques supports empirico-observationnels de plus en plus serieux. Wait and see.

Futura-Sciences a écrit:
Des astronomes émettent des doutes sur la matière noire

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences

Les propriétés des galaxies, et leur formation même, sont généralement présentées comme des preuves de l’existence de la matière noire. Selon une équipe d’astronomes américains et britanniques, il en irait tout autrement... D’après l’article qu’ils viennent de publier, les caractéristiques des galaxies seraient au contraire incompatibles avec le modèle de la matière noire froide.

La formation des galaxies et leur rassemblement pour former des structures à très grandes échelles sous formes d’amas et de super amas est l’un des sujets les plus importants de la cosmologie. Il a très tôt conduit les cosmologistes vers de nombreuses énigmes.

Depuis les travaux de James Jeans, il demeure clair que les galaxies sont nées de légères surdensités de matière effondrées sur elles-mêmes sous leur propre poids (un peu comme naissent les étoiles dans un nuages d’hydrogène et de poussières). Mais les détails du processus se sont singulièrement compliqués par la suite. Les théoriciens ont dû faire intervenir les modèles de cosmologie relativiste basés sur l’expansion de l’espace, et surtout la théorie du Big Bang, impliquant que toute la matière de l’Univers observable était autrefois rassemblée dans un volume plus petit qu’un atome, dominé à un moment donné par une formidable densité d’énergie sous forme de photons.

Dans les premières secondes de l’Univers, la pression de la lumière, dont on connaît bien les effets sur les poussières des comètes, était tellement élevée que toute tentative de la matière pour se rassembler en grumeaux à l’origine des futures galaxies était contrecarrée jusqu’à un certain point. Il devenait alors impossible de comprendre comment les galaxies avaient pu commencer à se former très tôt dans l’histoire de l’Univers... sauf si une composante de matière insensible aux interactions électromagnétiques, et donc à la lumière, était déjà présente dans l’Univers observable primitif.

Cette matière, noire donc, avait pu amorcer sa condensation sous forme de grumeaux avant la matière ordinaire sans que les surdensités les moins importantes ne soient lissées par le flux de photons qui, plus tard, sera devenu le rayonnement fossile de l’Univers refroidi. Ces germes de galaxies donneront alors rapidement naissance aux structures que nous observons actuellement en attirant la matière normale composant les étoiles de l’Univers.

Image
Sir James Jeans. Crédit : The University of St Andrews

La matière noire est-elle chaude ou froide, ou bien n'est-elle pas ?

Selon que les masses des particules de matière noire sont faibles ou grandes la température du gaz qu'elles forment chutera plus ou moins rapidement et avec elle leurs vitesses. Ainsi des particules lourdes seront les composantes lentes d’un gaz froid à l’origine de l’apparition de galaxies naines qui, par collisions, fusionneront pour donner les grandes galaxies comme la Voie Lactée, lesquelles s’associeront ensuite pour former les superamas de galaxies avec leurs bulles et leur structure filamenteuse.

Dans le cas de particules peu massives, elles sont rapides et forment un gaz chaud à l’origine initialement de condensations de matière à grande échelle et ce sont alors les galaxies qui apparaissent en dernier. C'est le modèle de la matière noire chaude.

Jusqu’à présent les observations favorisent toutes le modèle de la matière noire froide, dit encore le Cold Dark Matter model ou CDM (une petite composante de matière chaude n'est pas exclue cependant). Le problème est que dans ce scénario de croissance hiérarchique, les galaxies évoluant au cours de l’histoire de l’Univers par collisions et fusions en série, une très grande variété devrait en résulter sans aucune corrélation entre les caractéristiques des galaxies comme leur taille, leur luminosité, leur couleur et leur masse.

Or, un groupe d’astronomes avec à leur tête Mike Disney de l’Université de Cardiff, l’un des découvreurs de la contrepartie optique du pulsar du Crabe en 1969, vient de publier le résultat de statistiques portant sur les caractéristiques de près de 200 galaxies découvertes initialement dans le domaine radio, à l’aide du radiotélescope de Parkes, et examinées ensuite dans le domaine optique avec le Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

A première vue, ce qu’ils ont découvert est en contradiction avec le modèle CDM car des corrélations importantes ont été découvertes entre 6 paramètres décrivant des galaxies aussi diverses que les elliptiques, les spirales etc. Parmi ces 6 paramètres, on trouve la masse d’hydrogène neutre, la masse totale qui tient compte d’une hypothétique composante sous forme de matière noire, la luminosité, etc. Selon les chercheurs, il suffirait d’un seul paramètre pour fixer tous les autres même s’ils ignorent encore sa nature. Comme dans le cas des étoiles avec leurs rayons et leur température, il s’agit probablement de la masse de la galaxie.

Normalement, on l'a dit, la croissance chaotique des galaxies dans le modèle CDM ne devrait pas permettre ce genre de corrélations mais les tenants du modèle de la matière noire froide affirment qu’il est encore trop tôt pour en arriver à des conclusions aussi extrêmes. En effet, les preuves indirectes de l’existence de la matière noire obtenues dans le cas des collisions d’amas de galaxies ne se balaient pas d’un revers de la main. De plus, bien des choses ne sont pas encore comprises dans la théorie de la croissance des galaxies car il s’agit d’un domaine où les équations sont éminemment non-linéaires. Des surprises sont donc possibles, comme le cas des vagues scélérates nous l’a rappelé récemment...

Faudra-t-il malgré tout abandonner les modèle de matière noire pour adopter des théories comme celle de John Moffat ? L’avenir ne devrait pas tarder à le dire, en particulier si l’on crée sur Terre des particules de matière noire avec le LHC.

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Un échantillon de la diversité des galaxies révélée par le SDSS. Crédit : Andrew West

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MessagePosté: 01 Nov 2008, 10:22 
Ver de vase
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MessagePosté: 03 Nov 2008, 00:39 
Défioliant
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A première vue, ce qu’ils ont découvert est en contradiction avec le modèle CDM car des corrélations importantes ont été découvertes entre 6 paramètres décrivant des galaxies aussi diverses que les elliptiques, les spirales etc. Parmi ces 6 paramètres, on trouve la masse d’hydrogène neutre, la masse totale qui tient compte d’une hypothétique composante sous forme de matière noire, la luminosité, etc. Selon les chercheurs, il suffirait d’un seul paramètre pour fixer tous les autres même s’ils ignorent encore sa nature. Comme dans le cas des étoiles avec leurs rayons et leur température, il s’agit probablement de la masse de la galaxie.


Supposons que, pour une raison ou une autre, ces six paramètres dépendent de la taille de la galaxie. Dans ce cas, il n'y a pas contradiction si la phase "chaotique" a cessé relativement peu après l'apparition de l'univers, non ? Les galaxies de taille différentes auraient ensuite évolué avec des paramètres dictés par leur masse.

C'est intéressant en tout cas.

Je ne sais pas s'il a déjà été question de ce site ici : Galaxy Zoo (http://www.galaxyzoo.org/). Aidez la recherche en astrophysique en prêtant, non pas votre ordinateur, mais votre cerveau et ses capacités de reconnaissance visuelle.


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