(Une histoire de thermomètre, pour un sujet particulièrement chaud)
La notion de seuil critique, associée à celle de thermo-activité, est intéressante pour comprendre l’évolution concentrationnaire de notre Univers et tenter de prédire son échéance de fin : Comme nous venons de le voir, les particules constitutives de la matière découleraient d’un phénomène d’enchevêtrement d’ondes de fréquences idoines excessivement élevées. Le niveau décisif d’énergie nécessaire à cette intrication radiative cruciale est délivré au cœur d’un « plasma » primordial froid (plus précisément de température non significative), instable bien qu’isotrope, révélateur d'une rupture de symétrie. Dans un temps qui suit, non mesurable, la température de ce plasma brutalement ionisé atteindra son paroxysme avant de commencer à chuter progressivement. Les premières molécules de gaz, résultant des premières intrications radiatives, seront en mesure alors de se former. Nous savons qu’un nuage de gaz finit par se densifier jusqu’à former une
étoile. Pour y parvenir, le seuil critique à franchir, est appelé masse de Jeans, qui implique une température particulièrement élevée du gaz. Par ailleurs, si la durée de vie d'une étoile est en rapport inverse de sa masse, il semble que la taille d'une étoile ne puisse dépasser 150 fois la masse de notre soleilen raison des pressions internes.
Après avoir épuisé son carburant nucléaire, une étoile devenue naine blanche dans la nébuleuse produit de son explosion, pourra perdurer quelque temps dans cet état dès lors que sa masse reste en théorie, inférieure à 1,4 fois celle de notre soleil. Ce seuil critique appelé limite de Chandrasekhar correspondrait à une température de l’astre de plusieurs centaines de milliers de degrés seulement.
Si sa masse augmente par accrétion de matière, cette naine blanche donnera naissance à une étoile à neutrons. Au-delà de 3,2 fois la masse du soleil, le phénomène devient irréversible et prend la forme d'un trou noir qui va absorber tout ce qui ne peut résister à sa puissance gravitationnelle.
Un trou noir peut être également le produit de la rencontre de naines blanches ou d’étoiles à neutrons.
Le seuil critique de densité, « fatal » à l’Univers sera atteint lorsqu’une certaine masse représentative de l’énergie primordiale finira regroupée intégralement en TNMM dans un Univers en totale dépression d’espace. Ce stade ultime prend en compte une température ramenée au plus bas dans un Univers refroidi où le temps est appelé à disparaître. La chiralité est sur le point d’être corrigée. Ce zéro « cosmologique » absolu n’a pas vraiment de signification et ne peut être confondu avec la température à laquelle les corps n’ont plus d’énergie thermique (résultant d’agitation interne) mesurable. C’est improprement que cette température plancher estimée à -273 ° et qui indique, en fait, une température non nulle, est appelée zéro absolu.
L’effondrement final, rassemblera en un point virtuel (sans coordonnées spatio-temporelles) du Cosmos multivers, toute l’énergie du système binaire d’univers. Une telle singularité ne peut se décrire en termes de température.
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Il est une autre façon d’associer la notion de seuil critique à celle de thermo-activité dans la genèse de notre Univers si nous partons de l’idée que le Cosmos multivers est une entité virtuelle qui ne peut se décrire en données de température. Le zéro cosmologique absolu exclut nécessairement toute présence de champ électrique. Il semblerait que ce soit une particularité de ces astres singuliers que sont les trous noirs. Mais que signifie absence de phénomènes électromagnétiques rapporté à la notion de conductivité ?
Logiquement, l’Univers naissant, dépourvu d’effets électromagnétiques notables, devait avant le mur de Planck, montrer ces mêmes particularités de température non significative et de conductivité sans objet.
Quelques degrés au-dessus de ce zéro cosmologique, trahiront les premières interactions entre symétries contraires. Une conductivité qui n’est désormais plus sans faille, ne tardera pas à se manifester dans ce plasma opaque par des phénomènes de type électrique, révélateurs des premières intrications radiatives. L’Univers ne tardera pas alors à perdre de son opacité, en libérant les photons dans un contexte nouveau dit de recombinaison. La résistivité qui en découle et l’élévation de la température feront se distinguer dans chaque symétrie, des formes primitives d’énergie de charges contraires. Dans ce qui fut initialement un plasma globalement lisse et homogène, des points chauds se multiplient. Cette agitation thermique va faire évoluer ce plasma ionisé. Les
transferts d’énergie sous forme de flux d’électrons vont générer des champs magnétiques dont le sens et la direction signalent la propagation de phénomènes électriques. Ces champs sont d’autant plus intenses que la perte de conductivité du milieu est importante. Aujourd’hui, les OEM qui évoluent dans un espace encombré de particules de matière, sont ce qui reste de l’énergie originelle avant que ne surviennent les premières particules de matière. Cette énergie restée sans masse et qui succède au Big-bang, a depuis perdu une grande partie de son intensité par le fait qu’elle est désormais en constante interaction avec la matière de plus en plus présente.
X E = m c
2en clair
(Une formule qui met en lumière mais n’éclaire pas tout)
Où E= énergie, m= masse au repos (donc corrigée de l’énergie mobilisée par toute modification de mouvement), c= vitesse de déplacement des photons dans le contexte gravitationnel qui fait l’espace de référence.
De cette équation, il découle qu'il faut énormément d’énergie pour obtenir une faible quantité de matière : 1 gr de matière équivaudrait à 25 millions de kWh. Les trous noirs représentent donc une quantité d'énergie absolument phénoménale. Il arrive que la matière libère « accidentellement » un peu de cette énergie lors des réactions nucléaires par fission (division du noyau) ou par fusion (assemblage en noyau plus lourd). Des signaux, consistant en l’apparition furtive d’antiparticules, peuvent être détectés à cette occasion. L’annihilation de particules symétriques, confrontées incidemment à ces réactions nucléaires, génèrent alors des rayonnements de très haute énergie (ondes gamma ou x). Quand une particule rencontre son antiparticule, toute superposition d’états disparaît et leurs masses s’évaporent. Ce phénomène est à l’inverse du processus de création de matière par intrication radiative. Il reste principalement de l’énergie cinétique (photons de l’électromagnétisme). Incidemment ce type de confrontation s’accompagne généralement de l’apparition de particules peu énergétiques, dictée par l'incontournable principe de conservation d’énergie.
Mais le processus inverse qui déconstruit l’Univers en regroupant la matière, prévaut sur toute autre tendance évolutive. Ce processus, particulièrement présent dans les débuts de l’Univers, produira puis rassemblera ce qui deviendra des particules de matière et leurs antiparticules associées. Les premières sont perçues comme plus ou moins pérennes, les secondes échappent pour l’essentiel, à notre capacité d’observation. Chaque particule et chaque antiparticule posséderait, en fait, une structure quantique équivalente, mais propre à sa symétrie.
En permettant aux fermions de communiquer et d’interagir, les particules de spin entier (photons et autres bosons prescrits dans le cadre du modèle standard) seraient les révélateurs d’interactions non reconnues entre symétries. Les particules de spin entier (ou bosons de jauge) joueraient en quelque sorte les « passe-murailles ». Dans l’anti-Univers nous trouverions, en toute logique, des antiparticules et des anti- nucléons. Il n’est pas certain que les antimolécules soient calquées à l’identique de leur symétrie compte tenu d’une chiralité susceptible d’affecter la distribution atomique.
Ce n’est pas seulement la charge qui distingue la particule de l’antiparticule et les place en symétrie mais surtout l’empreinte d’une
certaine chiralité dans un temps imaginaire qui n’existe pas pour nous qui ne connaissons que le temps relatif. Cette « disparité temporelle » entre 2 états quantiques symétriques, rend métastable le système binaire d’univers en symétrie et instruit l’évolution de notre Univers. Elle explique notre embarras à appréhender cette propriété quantique des quarks et leptons, appelée spin, qui est de sembler tourner dans un sens quel qu’il soit. Cette rotation de la charge électrique (ou moment magnétique) des particules de matière est une image en rapport avec notre perception d’un monde macroscopique. Mais, cette dynamique attribuée à la particule n’a pas d’équivalence concrète pour nous. La raison en est que les mouvements internes et contenus, autrement dit intrinsèques de la particule ne peuvent se décrire par référence à l’espace relativiste d’Einstein. Le spin ne peut être assimilé à un mouvement réel du fait que la particule n’occupe pas d’espace et n’a pas de réalité physique en dehors de toute mesure. En mécanique quantique, nous en sommes réduits à raisonner en termes de densité de probabilité de présence des particules lors que nous tentons de les localiser dans l’espace et de circonscrire leur comportement dans le temps.
Là réside notre difficulté à faire une transition douce entre la dimension quantique et la réalité macroscopique de notre Univers. Nos analyses sont perturbées par ce décalage d’échelle qui nous demande, s’agissant des particules, de sortir d’une logique bâtie sur un besoin de localisation spatiale et de traçage des déplacements.
Pour ne rien arranger, s’ajoute à cela notre incapacité de reconnaitre l’antimatière du fait même que nous appartenons à sa symétrie (l’anti-antimatière). Mais si cette symétrie n’était pas si discrète dans des temps différentiés et des espaces « superposés », nous ne serions pas là pour en disserter ! Seul indice à notre portée : nous la percevons semble-t-il, à l’échelle macroscopique par les effets gravitationnels inexpliqués qu’elle engendre (voir chap. XIV) et ponctuellement lors de certaines interactions faibles.
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Dans la formule d’Einstein, la relativité conduit à conjuguer toute mesure de durée avec des mesures de distance. Mais les choses ne se font peut-être pas autant en parallèle qu’il y parait car le temps dans l’Univers ne cesse de « ralentir » et l’espace dit vide de se désoccuper (les effets de la relativité). D’autre part, les 2 symétries sont censées interagir dans un contexte de temps partagé qui n’est pas le nôtre.
Le découplage électromagnétique représente une période déterminante dans les débuts de notre Univers où l’énergie primordiale change de forme en faisant se distinguer les photons, les neutrinos, les premiers quarks et les électrons pour l’essentiel. Parallèlement à cela, nous assistons à partir de ces particules, à la formation des premiers noyaux atomiques légers (principalement hydrogène puis hélium). Les premières étoiles fabriqueront les noyaux les plus lourds dont certains particulièrement instables se reconstruiront différemment par réactions nucléaires. L’espace étant moins densément encombré, photons et particules chargées libres rencontrent de moins en moins d'obstacles.
Durant les quelques premiers milliards d'années (en sachant qu’ici l’année ne doit pas être considérée comme une unité de temps de valeur immuable), les premiers trous noirs, avec leur disque d’accrétion particulièrement fourni se sont révélés particulièrement gourmands en énergie. Ces quasars, fantômes d’un temps passé, observables dans le lointain, donnent une image - déformée pour cause d’éloignement - de ce qu’étaient les galaxies d’antan en formation. Celles-ci, après avoir densifié une bonne partie de leur carburant d’étoiles et gaz de proximité, perdront en activité. Elles deviendront les galaxies elliptiques telles que celles observables dans notre voisinage, d’une force gravitationnelle considérable mais privées depuis, d’une abondance de matière désormais concentrée au cœur d’un trou noir super massif central. Ces galaxies elliptiques semblent être peu pourvues en régions riches d'hydrogène. Si elles ont eu le temps de transformer ces nuages de gaz ionisé en étoiles, ce n'est pas le cas des galaxies spirales ou irrégulières. Les galaxies du lointain sont davantage des galaxies spirales du passé, alors que les galaxies proches sont plutôt des galaxies elliptiques d'un âge plus avancé. Difficile toutefois d'en faire le constat formel si l'on considère que la part observable de notre Univers représente peu de chose par rapport à son entier. De plus l'âge de notre Univers qui ne se limite pas à la partie observable, reste non véritablement établi. Prédire le temps de "vie" de notre Univers, semble rester du domaine de la spéculation.
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Que retenir si l’on considère globalement l’Univers dans son évolution :
c ne peut être que relatif, dans un référentiel protéiforme de gravitation avec un espace de plus en plus dépressionnaire. Si l’on considère la somme des effets gravitationnels additionnés de notre Univers et la densité énergétique de l’espace dit vide, c s’avère corrélé à l’âge de l’Univers.
m en progression dans chaque symétrie d’Univers, n’est pas infini.
E ne varie pas quantitativement. L’énergie cinétique primordiale change de forme et devient potentielle de masse en créant dans chaque atome un micro univers animé de vibrations, oscillations, mutations, échanges décrits par
référence à ce que nous appelons les particules élémentaires. La conservation de l’énergie dans l’Univers ne semble pas signifier conservation de la quantité de mouvements si l’on considère la captation des moments cinétiques par les trous noirs et l’absence présumée de mouvement au sein de ceux-ci. Dans l’Univers à quelque échelle que nous nous placions, rien n’est statique. L’espace/temps peut alors se comprendre comme le cadre contextuel qui fait que toute variation de mouvement convertit de l’énergie sans masse en une forme qui n’est plus purement cinétique. Mais, dans tous les cas, l’énergie est globalement conservée sous une forme ou sous une autre quelle soit thermique, mécanique, rayonnante ou pour finir, dans un état froid et présumé plasmatique et froid dont nous ignorons tout, scellé au cœur des trous noirs. Ainsi l’énergie d’une particule isolée reste quasi-virtuelle et celle d’un trou noir devient quasi-quasi-virtuelle (par distinction avec l’énergie virtuelle représentative du Cosmos multivers). En l’absence de toute forme d’agitation, pour la particule non soumise à interaction (cas théorique) comme pour un trou noir passé le disque d’accrétion ; parler de superposition d’états perd alors tout son sens, l’une comme l’autre se démarquant de l’espace/temps qui fait notre cadre d’observation.
Une particule composite possède des propriétés distinctes de celles des particules élémentaires qui la constituent. De même, la molécule révèle des propriétés qui lui sont propres, différentes de celles des atomes qui la composent. Plus globalement, les corps stellaires montrent un comportement (notamment effets gravitationnels) que l'on ne peut en première approche relier à la nature des interactions entre particules constitutives de la matière baryonique. Là réside toute la difficulté de construire le lien entre la dimension quantique et les phénomènes observés à l'échelle macroscopique. Sans doute, sommes-nous gênés par ce dualisme qui nous prescrit d'avoir à préférer tantôt le mode corpusculaire, tantôt le mode ondulatoire.
Un corps fait de particules représente un système ou « nuage » de faisceaux d'ondes traversant le temps et l'espace. Par contre, la particule prise isolément devient une entité construite d’ondes non localisables. Révélatrice d’une rupture de symétrie, elle échappe au temps relatif que nous connaissons. Considérée comme telle, la particule mal nommée est potentiellement partout. Pour l'observateur que nous sommes, la particule/onde se situe en toute logique là où notre regard envisage qu'elle soit. Elle se singularise alors, conformément à notre modèle standard, par un état prédit d'entre tous les états possibles.
Tout ramener, et principalement la matière, quel qu’en soit l'échelle et la dimension, à des fonctions d'onde, permettrait cependant de gagner en cohérence et autoriserait une approche moins cloisonnée. Cela conduirait vraisemblablement à revoir notre modèle standard dans ses fondements même. En théorie, cela est concevable mais est-ce intellectuellement envisageable ? Dans cette logique où est mise de côté une certaine vision corpusculaire des énergies qui font notre Univers, il deviendrait alors possible de mieux comprendre ce qu'implique la superposition d'états en physique quantique. La superposition d’états qui ne se limite pas à 2 états (excité ou non), fait que particules et antiparticules possèderaient, en théorie, de façon partagée un même potentiel d’états quantiques possibles. Cela revient à dire aussi que particules et antiparticules ne peuvent avoir de position partagée en raison même d’une chiralité significative de temporalités décalées. Cette notion de superposition quantique qui implique qu’une particule est susceptible d’occuper simultanément plusieurs positions heurte notre bon sens le plus élémentaire. En effet, nous avons bien l’impression qu’une particule peut être localisée en fonction de la trajectoire qu’elle laisse observer. Les choses se clarifient si nous revenons à l’idée qu’une particule considérée par commodité comme un corpuscule non observable directement, est avant tout et fondamentalement un paquet d’ondes dans un espace « complet » (espace de Hilbert) et que la relativité s’accommode mal de l’idée de simultanéité.
Un champ magnétique représente un potentiel d’interactions d’ondes qui n’ont pas en tant que telles, d’existence physique. La particule en tant que paquet d’ondes « cordées » (au sens de corrélées de façon quasi-indissociable) entre elles et fondé sur l’incrémentation de l’énergie ne peut se décrire en termes d’occupation effective d’espace. Toute particule pourrait donc se décrire comme un nœud virtuel (au sens de non observable) de vibrations, sans occupation d’espace. De ce fait, les interactions quantiques (échelle subatomique) se faisant en dehors de toute référence spatio-temporelle, tout conduit à penser que ces nœuds vibratoires s’inscrivent dans un contexte plus fondamental de non-localité et non-séparabilité ainsi que l’avait pressenti Niels Bohr.
Positionnement spatial et déplacement inscrit dans la durée nous sont indispensables pour décrire ce que nous visualisons de manière directe. En est-il de même pour ce qui tend vers l’infiniment petit comme vers l’infiniment grand et devient inaccessible ? Ainsi, en physique quantique, il semble que nous devions faire abstraction de ces 2 cadres de références que sont l’espace
et le temps. Or, c’est sur ces 2 notions indissociables qui non rien d’absolues, et font la relativité que repose notre logique en rapport avec notre vision d’un monde macroscopique. La relativité n’est pas fondamentalement quantique en ce sens qu’elle semble ne pouvoir être considérée comme une propriété intrinsèque de la particule. Elle commence à se manifester avec des mesures en unités de grandeurs physiques. Il s’en suit que, de probabilistes à l’échelle des composants de l’atome, les mesures deviennent relativistes mais prédictibles à l’échelle macro.
La question qui semble prévaloir sur toute autre est : où commence le temps et où s’arrête-il ?
o On peut supposer qu’il a commencé avec notre Univers, dans le prolongement du Big-bang.
o Nous pouvons imaginer qu’il s’arrête avec les trous noirs précurseurs d’un effondrement final.
o On serait aussi tenté de dire que dans tout paquet d’ondes, repris sous le vocable de particule de masse, le temps est quasi-stationnaire.
Nous pourrions donc penser que le temps est affaire d’échelle et commence à se manifester avec l’atome. Il prend alors tout son sens avec les interactions électromagnétiques et autres de nature relativiste qui changent la structure de la matière construite.
Comment concilier une physique classique relativiste décrivant en termes d’espace et de temps, avec une mécanique quantique dont les composants dématérialisés semblent détachés de toute référence spatio-temporelle. A cette échelle on ne peut plus minimaliste, nous devrions donc être dans l’incapacité de distinguer l’ordre des évènements. Cette impossibilité a inspiré l’idée d’indéterminisme quantique pressenti par Max Born. Toute la difficulté est d’accepter l’idée que la physique classique avant d’être la résultante d’une physique de particules, est plutôt l’expression, l’image que nous recevons « d’épiphénomènes » de nature ondulatoire qui nous échappent. Toute chose perçue serait donc formatée sans que nous en ayons vraiment conscience, pour satisfaire à notre capacité de compréhension dans un référentiel que nous n’avons pas choisi. Confrontés à des paradoxes déconcertants et des hypothèses encore récemment inacceptables, nous en sommes aujourd’hui, à