La mort du photon ?

[Astrosteph]

Hé hé... j'aime cette objection, mais on va la contourner...

 

On refait l'expérience sur terre avec un tube de 3 mètres et un détecteur ultra-précis. A ton avis mon ami

[Gaétan]

Je ne vois pas ce que ça change.

Cette objection n'est pas une simple esquive. Si tu postules l'existence d'un tel tube, tu violes la causalité. Et ce n'est pas juste pour ne pas violer ce principe qu'il ne peut exister, mais parce qu'il doit respecter les lois auxquelles obéit l'espace-temps qui le contient.

Tu arriveras probablement à me prendre en défaut, mais je pense pas que tu y arriveres avec la relativité. ;-)

[Astrosteph]

Hum... le but n'est pas de te prendre en défaut. Juste que le fait de bouger un bâton nettement moins vite que la vitesse de la lumière peut transmettre une information (une poussée) de façon instantanée. Rien qui ne viole des lois physiques.

 

Mais je garde ça sous le coude un peu si tu veux bien, parce qu'il y a notre cosmogogol qui nous fait une crise d'acnée... je m'occupe un peu de son cas :wink:

[Gaétan]

Ok Amuses toi bien ! ;-)

 

Si tu envoyes une information plus vite que la lumière, tu violes la causalité décrite par la relativité. Si c'était possible, cette dernière serait fausse.

Ce qui me semble plus intéressant, mais qui n'est toujours qu'un faux paradoxe, c'est la vitesse du cône de lumière d'un phare. Si un phare fait un tour en une seconde, qu'elle est la vitesse de la tache de lumière à 50.000 km de là ?

 

Mais surtout, prends ton temps avec l'autre nain d'jardin. ;-)

[Astrosteph]

Ouais, merci... mais je vois que tu as déjà fait jojou avec... pas de problèmes, il est là rien que pour ça! :wink:

 

Revenons à nos moutons. Ce que j'essaye de comprendre c'est que tant que tu utilises des exemples basés sur des ondes électromanétiques ou la lumière, les lois de la relativité doivent être appliquées. Je connais l'exemple du phare, et je sui bien convaincu que la réponse relativiste est correcte.

 

Dans le cas de mon tube (d'une longueur raisonnable), si je le pousse pour lui donner une vitesse non relativiste alors que son extrémité se trouve très proche d'un capteur, je ne vois pas pourquoi la poussée ne serait pas instantanée. Rien de relativiste là dedans...

[Gaétan]

Chais pas, chais plus, chuis perdu ! Je vais dormir, ça me fera du bien.

[darko]

Si je pousse sur la tige, l'extrémité près de moi bouge, mais l'autre extrémité ne bouge pas immédiatement. Les atomes de la tige sur lesquels j'ai exercé une pression doivent d'abord transmettre le mouvement aux atomes voisins, et ainsi de suite jusqu'à l'autre extrémité de la tige. Cette « onde de compression » ne se propage pas instantanément, mais à la vitesse du « son » spécifique au matériau dont est faite la tige.

[...]

Pour que cette « expérience » fonctionne, il faudrait utiliser une tige totalement indéformable ou capable de se déformer à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Or, tous les corps solides maintiennent leur cohésion grâce à la force électromagnétique qui s'exerce entre les atomes. La force électromagnétique se propage à la vitesse de la lumière. Le mouvement dans la tige ne peut donc pas dépasser la vitesse de la lumière , puisque les atomes ne peuvent pas se pousser les uns les autres plus vite que la force qui les maintient ensemble. Pour obtenir une tige plus rigide, il faudrait un matériau dont les atomes soient retenus ensemble par une force se transmettant à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Comme ce n'est pas le cas d'aucune des forces fondamentales, ce serait tout un exploit!

 

voilà

 

http://www.cybersciences.com/Cyber/2.0/Q8482.asp

[Astrosteph]

Merci Darko, c'est plus clair maintenant... :wink:

[Gaétan]

Merci. ;-) En gros, c'est ce que j'arrivais pas à expliquer.

[maé]

Je viens de tomber sur ce forum. C'est passionnant! Je suis d'accord avec darko, cela ne sert à rien d'appliquer les lois de la relativité dans un référentiel où l'on a contourné ces lois! Sinon j'aime beaucoup votre humour. Oh pardon, je suis hors sujet? Sinon je pense qu'un photon de fréquence nulle ne peut définitivement pas exister, car une particule d'énergie ayant une énergie nulle est impensable. Cela impliquerait donc l'impossibilité d'une expansion infinie, tout simplement. Or si c'est le cas, cela signifie que l'expansion de l'univers s'arrêtera un jour, donc qu'einstein a eu raison de placer cette constante dans les équations de la relativité généralisée! Il y a une faille quelque part dans mon raisonnement... Mais où?

['Bruno]

Il y a une faille quelque part dans mon raisonnement... Mais où?

Tu dis que l'impossibilité qu'existent des photons de fréquence nulle implique que l'expansion s'arrêtera un jour. Effectivement, si on imagine deux objets (genre une galaxie lointaine et un observateur) qui finissent par s'éloigner à l'infini, ça donnera un décalage vers le rouge infini, donc une fréquence nulle.

 

L'erreur de raisonnement, c'est que tu raisonnes comme si une expansion éternelle finissait par éloigner à l'infini deux objets quelconques. Non, l'expansion peut être asymptotique et se poursuivre en tendant vers une certaine limite finie. Et même si elle n'est pas asymptotique, elle n'éloignera jamais à l'infini deux objets quelconques, c'est impossible : leur éloignement peut tendre vers l'infini, mais c'est une limite, l'infini ne sera jamais atteint. Donc les photons issus du rayonnement de fond cosmologique (par exemple) n'auront jamais une énergie nulle.

Modifié 5 août 2011 par 'Bruno

[maé]

Si l'expansion est asymptotique, ce que tu dis est exact, je ne le conteste pas. Cependant il me semble nécessaire de procéder à un éclaircissement. Si une distance infinie n'existe pas je pense qu'une durée infinie n'existe pas non plus. En ce cas si l'expansion n'a pas de limite finie alors on peut dire "limite quand le temps tend vers l'infini de la distance d'expansion égal plus l'infini", ce qui revient exactement au même que de dire "pendant un temps éternel la distance d'expansion serait infini et il y aurait donc des photons de fréquence nulle". De tout ce raisonnement on peut donc conclure que l'expansion est asymptotique si l'on se base sur les équations de la relativité générale.

['Bruno]

Si une distance infinie n'existe pas je pense qu'une durée infinie n'existe pas non plus.

C'est évident.

 

ce qui revient exactement au même que de dire "pendant un temps éternel la distance d'expansion serait infini et il y aurait donc des photons de fréquence nulle"

Oui mais ce temps éternel ne peut pas exister. (Du coup je ne vois pas trop où tu veux en venir.)

[maé]

ah oui zut c'est vrai...

[Slals]

Bonsoir, je vais essayer d'apporter quelques réponses en fonction de ce que je sais (en essayant d'y indiquer des sources en cas d’ambiguïté sur ce que je pourrais dire) :

 

question subsidiaire : quelle sera la tete du photon quand sa fréqence sera nulle si l'expansion continue à l'infini ?

 

Je pense qu'on t'a répondu, n'importe quelle particule de masse nulle ou même onde, si elle n'est plus en mouvement, elle n'est rien, donc il ne serait pas possible d'assister à un phénomène tel que celui-ci, selon les théories déjà apportées à la mécanique quantique. Pour vulgariser, ce qui permet d'avoir une image claire de la situation, un sons est une onde, ayant une amplitude et une fréquence, un "sons" de 0Hz n'existe pas, il n'est rien.

 

Le muon est également radioactif. Sa durée de vie vaut 2,2 10^-6 s au repos. Pourtant, quand il est en mouvement, sa durée de vie est plus grande. C'est dû à la dilatation du temps.

 

Au risque de dire une bêtise - je ne suis pas fort dans le domaine de la radioactivité - la désintégration d'un élément radioactif n'a pas de vie proprement dite, juste une durée de désintégration jusqu'à un niveau de stabilité, je pense au Plutonium > Uranium > Thorium > quasi stabilité.

 

 

1: le photon ne peut avoir de spin 0 (il accepte seulement +1 et -1), cela conditionne aussi le fait qu'il ne peut vayager qu'à c

 

Dans le vide, c'est possible, je ne sais pas à vrai dire. En revanche autre part que dans un lieu sous vide, le photon n'a pas toujours la célérité ©(http://www.suchablog.com/ibm-ralentit-la-vitesse-de-la-lumiere-a-1000-km-h)

 

 

Ce qui me chifonne, tout bêtement, c'est que je ne vois aucune raison pour qu'une masse augmente à vitesse relativiste, ce qui n'empêche pas que tout se passe "comme si" la masse augmentait...

 

Je ne vois ce que tu veux dire par "vitesse relativiste" peut-être tu parles de "c". Je vois où tu veux en venir (à peut près) lorsque tu parles de la vitesse qui augmenterait la masse d'un hypothétique "objet" de masse non nulle, je peux colporter un phénomène bien connu dans l'aviation à haute vitesse (à plus de 1 Mach), lorsqu'un aviateur pilote un avion qui se meut à plus de 1 Mach, il se DOIT de respirer d'une drôle de façon :

Inspirer > Bloquer et contracter, en obstruant toutes les sorties aériennes et en poussant le diaphragme > Expirer ... et reprendre le processus au début, ceci est dans l'intérêt qu'ils ne s'évanouissent pas, car à cette vitesse le sang et l'oxygène transporté par les artères et les veines ont une masse grandement augmentée, le cerveau se retrouve sous alimenté en sang et oxygène si l'aviateur ne suit pas correctement ce processus.

 

Petit tango (au risque de dire une bêtise ... encore), tout "élément" de masse non nulle ne peut se mouvoir à la célérité © car sa masse tendrait vers l'infini, il y aurait contradiction.

 

Vous savez sûrement plus de choses que moi, j'ai du mal à comprendre Astrosteph, mais bon j’essaie d'apporter ce que je sais.

Modifié 19 août 2011 par Slals

[Kaidan]

Hum ...

 

On peut dire que les trous noirs émettent des photons de longueur d'onde infinie et de fréquence nulle. C'est dû au redshift gravitationnel extrême de ces astres. Ce qui revient à dire qu'il n'émettent rien. C'est pour ça qu'il sont noirs.

 

On peut dire plein de chose : un objet inerte est inerte parce qu'il n'emet que des photons de longueur d'onde infinie et de fréquence nulle, pourquoi pas ? Mais ça reste complétement faux ! Un corps inerte est inerte parce qu'il ne produit pas d'énergie et un trou noir est noir parce qu'il piège la lumière autour de lui. Maintenant, entre parenthèse, un trou noir n'est pas noir, il rayonne des particules, perd donc de la masse et de l'énergie et est voué à mourir (voir rayonnement de Hawking).

 

Quelle sera la tête du photon quand sa fréquence sera nulle si l'expansion continue à l'infini ?

 

Un photon que l'on peut détecter aura toujours une fréquence non nulle et donc une longueur d'onde non infinie parce qu'on est dans un espace (ou un référentiel) où il existe. Maintenant, si l'expansion de l'univers continue à l'infini, la plupart des galaxies proches (sauf groupe local) "s'éloigneront" plus vite de nous que la vitesse de la lumière (je mets "s'éloigner" entre guillemets parce que ce n'est pas dû à un mouvement propre des galaxies, mais bien à l'augmentation du temps nécessaire à la lumière pour parcourir la distance entre deux objets (ce qui explique qu'elle peut être plus rapide que c et ne viole aucun principe physique)) et donc, n'étant plus dans notre univers observable (voir rayon de Hubble), les photons ne nous attendrons jamais : ils n'existent pas pour nous et c'est tout. Dans son référentiel, ce photon continuera à avoir une longueur d'onde et une fréquence finie, dans notre référentiel, tout photon qu'on capte (et ce même si l'expansion de l'univers est infinie) aura toujours une fréquence et une longueur d'onde finie.

['Bruno]

Encore cette histoire de masse qui augmente quand la vitesse augmente... On en avait déjà parlé et il me semble que la masse est invariante par définition (la quantité de mouvement augmente, là OK). Ou ça a encore changé ?

[jgricourt]

Le principe thermodynamique de conservation de l'énergie ne s'applique que localement sur de courte distance mais pas sur l'univers tout entier. Le rayonnement 3K est aussi une conséquence de l'allongement des premiers photons émis au moment du bigbang.

 

A méditer: L'Univers perd-il de l'énergie ?

 

Sinon le fameux théorème de Noether sur les symétries ne s'applique pas non plus à grandes échelles car la symétrie par translation dans le temps n'est pas conservée car en effet la matière et l'énergie courbent l'espace !