Le coin des sciences avec Robert64

[ngc1976]

@Robert: Je suis obligé de m’instruire pour pouvoir te répondre

Le temps d'ingurgiter tout ça (24h/j c'est pas assez...)

[Robert64]

La traque continue:

ASYMÉTRIE PARMI LES NEUTRINOS
Des résultats préliminaires de l'expérience T2K, au Japon, montrent que les comportements des neutrinos et de leurs antiparticules diffèrent. Le non-respect de cette « symétrie CP » est crucial pour comprendre pourquoi il y a plus de matière que d'antimatière dans l'Univers.
(Une piste ?)

Ref: The T2K Collaboration, Nature, 580, 339, 2020.
A+

Une autre violation de la symétrie C/P détectée au Cern.

Une nouvelle source d'asymétrie entre matière et antimatière

Pour la première fois, l'expérience LHCb du Cern a observé une différence de comportement entre particules et antiparticules possédant un quark charm. Une porte ouverte vers une nouvelle physique?
Si le Big Bang a produit autant d'antimatière que de matière et que celles-ci s'annihilent dès qu'elles se rencontrent, comment expliquer que notre Univers soit aujourd'hui quasi exclusivement composé de matière? Selon le modèle standard de la physique des particules, cela serait lié au fait que particules et antiparticules ne se désintègrent pas de manière équivalente. Les physiciens appellent ce mécanisme violation CP (charge-parité). Cette brisure de la symétrie matière-antimatière a déjà été observée pour les quarks s (strange) ou b (beauty), avec des valeurs en accord avec le modèle standard. Cependant, les prédictions théoriques restent trop faibles pour expliquer le déséquilibre observé dans l'Univers. D'où l'importance de rechercher d'autres manifestations de cette violation qui pourraient laisser entrevoir une nouvelle physique.
À l'occasion des rencontres annuelles de Moriond, dans les Alpes, fin mars, l'expérience LHCb (Large Hadron Collider beauty) du Cern a annoncé avoir observé pour la première fois la violation CP chez les mésons D° — particules constituées de deux quarks, dont un quark c (charm) — lorsqu'ils se désintègrent en kaons ou en pions (1).

Améliorer les détecteurs
Si ce comportement était aussi pressenti pour ce type de quarks, l'effet était a priori très faible et difficile à mesurer. Il a donc fallu analyser l'ensemble des données collectées depuis le début de l'expérience, en 2011, pour enfin parvenir à dépasser le seuil de confiance statistique autorisant à parler de découverte. Et bien que minime, l'asymétrie mesurée se révèle toutefois proche de la limite supérieure prévue par la théorie. Faut-il y voir le signe d'une faille dans le modèle standard? Difficile à dire, car les calculs mathématiques, complexes, demeurent peu précis à l'heure actuelle. Ce qui est certain, c'est que ce résultat ouvre de nouvelles pistes d'exploration.

« Nous en sommes seulement au début, estime Marie-Hélène Schune, directrice de recherche CNRS au laboratoire de l'accélérateur linéaire d'Orsay et membre de la collaboration LHCb. La suite va consister à analyser d'autres modes de désintégration pour mieux caractériser cette violation et la confronter aux prédictions.» Les physiciens ont désormais l'esprit tourné vers le redémarrage du LHC (Large Hadron Collider, ou Grand collisionneur de hadrons), planifié en 2021. Ce sera l'occasion pour le LHCb d'améliorer ses détecteurs et ainsi d'augmenter de manière significative la sensibilité de l'expérience. « Le quark c est produit en grandes quantités, mais il est plus difficile à sortir du bruit de fond. Avec cette mise à jour, nous espérons améliorer d'un facteur 2 ou 3 l'efficacité de détection des particules charmées », précise Marie-Hélène Schune. D'ici là, les théoriciens auront peut-être réussi à raffiner leurs calculs. De quoi s'attendre à d'autres charmantes découvertes...
Matthieu Lefrançois

(1) LHCb Collaboration, arXiv:1903.08726, 2019,
A+

[ngc1976]

Charmant ^^

Tout à fait: il est urgent d'attendre, et on sera peut-être surpris.
A+

Pendant qu'on se dépêche d'attendre, j'aurais peut-être une réponse à tes objections sur la supposée am répulsive (je répondrai plus tard à ton dernier message):

3) Si on observe facilement et un peu partout la matière dans l'univers, l'anti matière reste obstinément invisible. Pourquoi ?

- Ce pourrait être au moins en partie à cause de son champ de gravitation répulsif. L'hypothèse sans matière noire ni énergie noire où am/ma coexistent repose sur une am à gravitation répulsive, située dans des sortes de bulles (ou à l'intérieur, comme plaquées vers leurs surfaces, ou encore une autre possibilité*) de champs de gravitation répulsive qui maintiennent la ma hors de contact, comme des sortes de "boucliers gravitationnels" (bien que relativement faibles) correspondant aux déformations de l'espace-temps causées par ces zones d'am. A moyenne échelle ces champs gravitationnels repousseraient et comprimeraient de toute part les galaxies qui s'attirent déjà entre elles en amas (et en superamas, etc), ce qui équivaudrait à l'effet de l'hypothétique matière noire, et à grande échelle ce champ gravitationnel répulsif serait ainsi un substitut à l'énergie noire. Tout dépendrait de l'intensité de ce champ répulsif et de la masse totale de cette supposée am dans l'Univers.
Il se pourrait alors que ce phénomène empêche aussi les photons d'atteindre l'am, ils seraient déviés comme dans le cas d'une lentille gravitationnelle (à ceci près qu'elle serait de type divergente si on reste dans l'analogie avec une lentille optique).

- Au fait, si elle était visible et que tu en voyais, tu saurais reconnaître de l'am? ^^

2) Je ne vois pas comment une bulle d'AM répulsive peut rester stable, puisque chaque atome n'a qu'une envie, c'est de se barrer loin des autres.

* Autre possibilité: l'am n'existe peut-être que sous forme gazeuse, voire autre état non solide, ou plutôt non "lié'" puisqu'en effet, sauf phénomène intermédiaire inconnu, les atomes d'am répulsive devraient se repousser les uns les autres (à moins que la gravitation soit un phénomène émergeant). Si c'est un gaz il serait alors peu dense "au repos" et donc peu visible, et les "tirs" de supernova passeraient peut-être à travers, créant au passage des flashs trop petits et faibles pour qu'on puisse les voir avec les instruments actuels..

4) Enfin et surtout: les forces gravitationnelles sont ridiculement faibles devant les electro magnétiques et nucléaires. Ce qui fait que lors d'événements violents (explosions variées, supernovaes, etc..., ) il y a forcément des projections de matière très loin, jusque dans les bulles d'AM, et la gravitation répulsive est bien trop faible pour l'empêcher. Or un phénomène d'annihilation ma/am a une signature caractéristique en rayonnement gamma à 511 KeV, que l'on n'observe pratiquement pas.

- (voir ci-dessus: sauf peut-être si l'am répulsive n'existe qu'à l'état gazeux et/ou son champ répulsif est assez puissant pour dévier ces particules, qui commenceraient à le subir dès ses limites car elles arrivent de très loin (cf distance entre les étoiles).
- C'est peut-être ce qui se passerait dans la plupart des rares annihilations ma/am correspondant au rayonnements gamma observés, les particules expulsées par les supernovae traverseraient la frontière antigravitationnelle. Mais grâce à elle peut-être que dans les cas plus fréquents ma et am resteraient suffisamment à distance (non-annihilation). Et puis les supernovae sont relativement rares.

Questions: Ce rayonnement gamma émis lors d'une annihilation ma/am est-il assimilable à un "sursaut gamma"? Si oui est-ce qu'on a une estimation de la proportion d'annihilations ma/am dans l'ensemble des sursauts gamma observés?

Merci

[Robert64]

...
- Au fait, si elle était visible et que tu en voyais, tu saurais reconnaître de l'am? ^^

Moi, non, mais en observant la façon dont elle se désintègre, on doit pouvoir l'identifier grâce aux brisures de symétrie C/P que l'on connaît.

Questions: Ce rayonnement gamma émis lors d'une annihilation ma/am est-il assimilable à un "sursaut gamma"?
....
Merci

Non. Les photons à 511 keV correspondent à un niveau d'énergie très précis (donc une fréquence) et sont la signature caractéristique de l'annihilation ma/am.
Les photons émis lors des sursauts gamma, ont des niveaux d'énergie très variés et pour certains beaucoup plus élevés (On en a enregistrés certains à 1 TeV) Donc, c'est autre chose, mais probablement des phénomènes très exotiques.
Si le sujet t'intéresse, va faire un tour sur le site de l'observatoire Auger.
A+
Edit: petite erreur de ma part. Le labo Auger observe surtout des "rayons cosmiques" constitués de particules matérielles (ions, protons...)
Mais le niveau d'énergie est....astronomique! On a mesuré jusqu'à 10 ²⁰ eV, soit 10 millions de fois plus que le LHC à pleine puissance.

[ngc1976]

Aaaah te revoilà, je commençais à m'inquiéter!

[ngc1976]

Tiens pour la peine, ça m'a laissé du temps pour te répondre :

Ben, c'est tout converti en énergie, donc majoritairement électromagnétique, donc des photons. Sinon, quoi d'autre?
Peut-être un peu d'énergie gravitationnelle, mais ce doit être des fifrelins.
Cela dit, l'émission à 511 KVe, ce doit être le pic. Il est tout à fait possible que le spectre couvre toute la gamme.

Je pensais simplement à l'onde de choc (d'ailleurs dans le principe ce ne serait pas une forme d'onde gravitationnelle aussi dans le sens où elle déforme l'espace-temps (même de façon encre plus infime car on n'est pas dans le cas d'objets pesant plusieurs millions de masses solaires?)). Mais c'est vrai que tu as dit qu'il n'y avait pas explosion.

Bon bah... j'apprends seulement maintenant que le photon est la particule médiatrice de toutes les ondes électromagnétiques Encore un truc fondamental que j'ignorais (j'étais pas très assidu en cours, j'ai raté plein de trucs, oublié d'autres, alors en ce moment je revois carrément les bases).




En regardant ce schéma j'ai été surpris de constater la très faible proportion d'ondes électromagnétiques correspondant au spectre visible sur toute la gamme de longueurs d'ondes entre radio et gamma. Ainsi tout ce qui existe autour de nous ne peut donc être vu qu'à travers un trou de serrure, ou pire reste hors de notre portée visuelle (provisoirement ou définitivement selon les cas), sachant en plus que dans le modèle actuel la matière visible ne représenterait que 5% de son contenu, bah dis donc... Concrètement nous n'avons qu'une vision sténopéïque (ça fait bien ^^) de l'Univers, qui plus est restreinte dans un cône de lumière donc d'événements à cause de la vitesse finie de la lumière et de l'expansion accélérée de l'Univers, et nous construisons des modèles qui tentent de représenter fidèlement 95% d'un ensemble qu'on ne peut au mieux que déceler indirectement (autrement dit tenter d'imaginer...) à partir d'une zone extrêmement petite que nous pouvons observer. 

Pourtant on ne peut savoir si l'Univers est à grande échelle homogène ou au moins isotrope, il est possible que les 3/4 n'aient rien à voir avec la zone dans laquelle nous vivons et qu'on ne le sache pas encore à cause de la lenteur de la lumière, voire qu'on ne puisse jamais le savoir (bah oui mais sans ces postulats on ne pourrait plus faire de recherche en astro... En fait de recherche c'est plutôt de la spéculation qui repose sur des hypothèses, avant tout commodes mais dont on ne peut pas savoir actuellement si elles sont avérées... C'est un autre débat (voire une polémique...)). 

Ceci dit en regardant les images du SDSS, on voit des zones riches en matière, des zones vides, et on devinerait presque les filaments issus des simulations... Ce n'est pas vraiment homogène (ou alors on considère que le gruyère est homogène), et donc ça ne concerne que, et de façon non exhaustive, la zone de l'Univers que nous pouvons théoriquement observer. Par contre, dans ces images du SDSS, à la louche je trouve qu'il y a en répartition à peu près autant de matière que de vide... tu vois où je veux en venir  

(Je trouve aussi que les hétérogénéités (bien que les différences soient infimes avant traitement de l'image) du fond diffus cosmologique semblent à peu près également proportionnées, toujours à vue de nez bien-sûr. Je n'y verrais aucune preuve mais peut-être un indice supplémentaire)

Ça aussi ce serait pour les éléments à charge de l'hypothèse "am répulsive" *. 

Au fait quand tu dis "majoritairement électromagnétique" tu penses à quoi en dehors des ondes gravitationnelles?

Pour être honnête je pensais aussi à la chaleur, mais c'est considéré comme un rayonnement électromagnétique, donc des photons aussi comme tu me l'as appris (mon ancienne définition de la chaleur était l'agitation des atomes qui faisait augmenter la température, maintenant je suppose que cette agitation est due aux interactions entre atomes et photons?). Comme tu dis il est probable que tout le spectre électromagnétique soit couvert, et dans ces conditions je pige mieux comment moins d'1 gramme d'am peut raser une capitale... C'est un peu comme si cette émission électromagnétique avait la puissance d'un rayonnement "sphérique" dévastateur qui ferait fondre voire volatiliser la matière?

A propos quand un photon est créé c'est toujours le produit d'une réaction ou parfois il "sort du vide"?

Il est tout à fait possible que le niveau d'énergie des particules supersymétriques soit hors de portée de la puissance des accélérateurs actuels.
Une situation comme ça:

LhC10.jpg

D'après ce que j'ai retenu des conférences si ces particules étaient vraiment symétriques on en aurait déjà détecté, alors si on arrive à les faire apparaître seulement avec un accélérateur plus puissant, on ne pourra plus vraiment considérer ces particules comme symétriques (et encore moins "supersymétriques"). Sachant d'après une conférence que cette théorie est nécessaire pour que la théorie des cordes s'applique aux fermions, ben je suis encore plus sceptique sur les deux. Mais pourquoi pas après tout, je ne rejette pas non plus.

Ben non. Ce n'est pas par ce que un fait donné n'invalide pas une théorie que ça la valide. C'est le contraire: il faudrait prouver qu'il n'existe aucun événement qui puisse l'invalider.

C'est d'ailleurs ce que j'ai écrit dans le topic ovni. J'ai dû mal m'exprimer: pour moi évoquer une licorne revient à parler d'un truc imaginé dont l'existence n'est pas prouvée. De ce point de vue, entre la toujours hypothétique matière noire et la bien réelle antimatière qui laissent toutes les deux des crottes dans le jardin pardon qui produisent le même résultat sur la matière, s'il fallait choisir une candidate pour la licorne ce serait plutôt la matière noire amha. Je ramenais ça à la question "Entre matière noire et am répulsive, laquelle serait la plus probable?"

T'avais qu'à pas parler de licorne ^^

Va falloir t'y mettre: la gravitation quantique, ça va faire fureur sous peu! 

Avant tout ne faudrait-il pas déterminer si la gravitation se manifeste au niveau atomique (dans une conférence j'ai appris qu'on n'avait pas pu la mesurer sur des objets de taille inférieure au dixième de millimètre, à cause d'effet quantiques justement) ou si c'est un phénomène émergeant?

Ah non: on observe plein d'anomalies que l'on ne sait pas expliquer!

Pour moi découvrir des faits nouveaux inexpliqués implique qu'on ne peut rien conclure pour le moment, j'ajouterais même que ces anomalies devraient conduire à douter davantage, sinon elles ne seraient pas considérées comme des anomalies - c'est à dire qui ne collent pas avec les théories et connaissances actuelles - mais comme des inconnues (je crois qu'on veut dire la même chose en fait).

_______________

*A propos d'anomalie, il y a un énorme problème à décharge concernant l'am répulsive, c'est l'accélération de l'expansion de l'Univers (ceci dit dans le modèle actuel la "solution" c'est l'énergie noire, hypothétique et inobservée, qui occuperait carrément la majeure partie de l'Univers... pourquoi pas mais bon). Qu'il se dilate ça ok, mais comment expliquer cette accélération? Si vraiment il est certain que celle-ci n'est pas une illusion due à un phénomène de ralentissement de la lumière à très grande distance, j'oserais trois possibilités:

- l'Univers serait fini mais la plupart de la matière se trouverait dans sa périphérie.
- l'Univers serait infini (ça pourrait peut-être suffire).
- le multivers: si notre univers est entouré d'autres "bulles univers" dans le même espace-temps (un peu comme un bain moussant), ou alors dans d'autres dimensions qui seraient reliées, on pourrait peut-être y trouver une ou partie de l'explication de cette accélération. Dans ce cas j'ai entendu qe même si on ne pouvait explorer ce qui se trouve hors de notre univers, on pourrait néanmoins peut-être détecter des traces d'interaction(s) avec ces autres "bulles", car sinon peu importe leur existence, leur gravitation globale n'aurait pas d'effet sur notre univers et ne pourraient donc expliquer cette accélération.

T'en penses quoi?

[Fafa]

En regardant ce schéma j'ai été surpris de constater la très faible proportion d'ondes électromagnétiques correspondant au spectre visible sur toute la gamme de longueurs d'ondes entre radio et gamma.

Et encore: ton schéma n'est pas du tout à l'échelle si on tient compte des véritables longueurs d'ondes, dont certaines font plusieurs milliers de Km.
Donc, les quelques centaines de nm de la lumière visible sont totalement ridicules.
Les TLF font 100.000km de longueur d'onde!

Un tableau récap se trouve sur la page wiki :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectre_% ... C3%A9tique

[Fafa]

Video intéressante de vulgarisation un peu en rapport avec tout ça :

[Robert64]

....
Donc, les quelques centaines de nm de la lumière visible sont totalement ridicules.
....

Oui, nos sens d'humains ne perçoivent qu'une portion ridicule du spectre: nos yeux pour le visible et notre peau pour le proche infra rouge.
Ce qui jusqu'ici était suffisant pour la survie de l'espèce.
Mais si un jour nous devenons une espèce inter galactique, l'évolution aidant, ça peut changer.
A+

[Fafa]

Mais si un jour nous devenons une espèce inter galactique, l'évolution aidant, ça peut changer.

Tu crois qu'il faut commencer à s'y préparer ?

[tfpsly]

Mais si un jour nous devenons une espèce inter galactique, l'évolution aidant, ça peut changer.

Tu crois qu'il faut commencer à s'y préparer ?

T'as pas pris la direction inverse avec ta Golf noir-et-blanc?

[Robert64]

Mais si un jour nous devenons une espèce inter galactique, l'évolution aidant, ça peut changer.

Tu crois qu'il faut commencer à s'y préparer ?

J'ai commencé.
Depuis que j'ai un beau Linky à la maison, je m'entraîne à percevoir ses ondes.
Pour l'instant rien, mais je persévère.
A+

[ngc1976]

Tu crois qu'il faut commencer à s'y préparer ?

J'ai commencé.
Depuis que j'ai un beau Linky à la maison, je m'entraîne à percevoir ses ondes.
Pour l'instant rien, mais je persévère.
A+

Ah ouais quand même... Ils t'ont donné quoi comme cachets à l'hosto?
Il t'en reste?

Et après c'est moi qui en fume de la bonne

[Fafa]

Pas de Linky chez moi.
Et vive Golfinette et son injection mécanique!

[Robert64]

Le neutrino sur la balance

On ignore combien pèse exactement un neutrino. L'expérience Katrin qui vient de débuter a déjà livré ses premières estimations de la masse de cette particule.

C'est la particule de matière la plus légère du modèle standard - la théorie du monde microscopique - mais le neutrino joue un rôle considérable pour com-prendre la formation des galaxies ou pour cerner les processus radioactifs comme la fusion au coeur du Soleil. Pourtant, sa masse reste encore inconnue. L'expérience Karlsruhe Tritium Neutrino (Katrin), à Karlsruhe, en Allemagne, vient de diviser par deux la valeur maximale possible pour cette particule poids plume : 1 électronvolt (eV). Cela signifie que l'électron, qui arrive juste après le neutrino à la pesée des parti-cules, affiche, au minimum, une masse 500 000 fois plus élevée sur la balance! Ce résultat a été présenté à la conférence Topics in Astrop article and Under-ground Physics (TAUP) au Japon mi-septembre 2019 (1). Cette masse est si faible que les physiciens ont longtemps envisagé que le neutrino ne pèse rien du tout, comme le photon. « Le modèle standard a d'ailleurs été construit avec une masse nulle pour le neutrino, explique Thierry Lasserre, phy-sicieriau CEA. Mais l'observation des oscillations des neutrinos à la fin des années 1990 a changé la donne. » H existe en effet plusieurs « saveurs » de neutrinos: électronique, muonique et tauique. Au cours de leur trajet, les neutrinos changent de saveurs: on dit qu'ils oscillent. Ce phénomène, expliqué par la physique quantique, requiert que les neutrinos soient massifs. «Les expériences d'oscillations imposent que cette masse soit supérieure à 0,01 eV mais ne fixent pas de limite », poursuit Thierry Lasserre, qui a coordonné l'analyse des données de Katrin. Les observations cosmologiques - la répartition des galaxies dans l'Univers par exemple - contraignent la masse possible des neutrinos. Mais ces contraintes dépendent d'autres paramètres, comme la matière noire ou l'énergie noire, pour lesquelles des inconnues subsistent.
Le rôle de Katrin consiste donc à réaliser une mesure la plus directe possible, en laboratoire. Mettre des neutrinos sur une balance n'a rien d'évident, car ils traversent la matière quasiment sans interagir. L'expérience utilise une astuce bien connue des physiciens des particules: la désintégration bêta du tritium, qui produit un atome d'hélium, un électron et un antineutrino électronique. Ce dernier possède la même masse qu'un neutrino. L'énergie de la désintégration est connue, et se répartit aléatoirement entre les particules produites. Moins d'une fois sur un milliard de désintégrations, un électron rafle la quasi-totalité de l'énergie, ne laissant que la por-tion congrue à l'antineutrino, c'est-à-dire l'éner-gie due à sa masse. Katrin se concentre sur la mesure de ces électrons les plus énergétiques, pour en déduire, en négatif, la masse des neutrinos. Si celle-ci dépasse 0,3 eV, Katrin pourra la déterminer.
C'est un défi expérimental. L'instrument s'étend sur plus de 70 mètres de long et le principal filtre à électron mesure 20 mètres sur 10. Ses 200 tonnes lui ont interdit d'emprunter les 400 kilomètres de route depuis son lieu de construction, en Bavière, jusqu'au lieu de l'expérience: il a donc dû faire un détour de 9 000 kilomètres en bateau, via le Danube, la mer Noire, le détroit de Gibraltar, la Manche et le Rhin !1:épopée de Katrin continue, et l'étau va se resserrer encore autour de la masse du neutrino dans les cinq ans à venir.
(1) M. Aker et al., arXiv :1909.06048, 2019.
A+