Atomes , Lois de Newton

[51pegase]

Bonjour à tous ,

 

j'aimerais savoir si les lois de Newton concernant le mouvement s'applique également aux atomes

 

et quand peut-on parler de Physique Quantique ?

 

Merci d'avance ,

[Jeff Hawke]

j'aimerais savoir si les lois de Newton concernant le mouvement s'applique également aux atomes

 

Je suppose que tu parles de la loi de la gravitation de Newton.

 

Formellement, elle ne s'applique plus nulle part, ayant été "dépassée" par la Relativité Générale d'Einstein. En pratique, elle marche bien à "nos" échelles (des grains de sable aux galaxies).

 

Au niveau des atomes par contre, non.

 

Why ?

 

Parce qu'à ce niveau, il existe d'autres forces beaucoup plus puissantes (la force de gravitation est faible, très faible, même si on n'a pas cette impression quand il faut soulever un cheval mort).

 

Il y a la force électromagnétique (le plus qui attire le moins), très puissante, et de portée infinie comme la gravitation. Elle gouverne les relations entre atomes, via les électrons. Pourquoi ne nous gêne-t-elle pas à notre échelle, si elle est plus puissante que la gravité ? Parce que les charges positives et négatives s'annulent, et c'est une chance, parce que sinon ça serait rock'n roll notre monde macroscopique, avec l'électromagnétisme déchainé.

 

Ensuite, dans le noyau, il y a l'intéraction forte, encore plus forte, mais de portée ridiculement faible. Elle glue les quarks entre eux, et colle les nucléons en noyaux quasi invulnérables. Mais dès qu'on s"éloigne, pfff... plus personne...

 

(bon, et puis il y a l'interaction faible, je ne la connais pas trop celle-là. C'est à cause d'elle, la radioactivité, voilà..)

[iksarfighter]

Il existe toutefois le cas des étoiles à neutrons et des trous noirs pour lesquels la gravitation joue un rôle essentiel au niveau atomique en soudant ensemble des neutrons ou même des noyaux de fer.

Une étoile à neutron est un gros noyau atomique constitué uniquement de neutrons et dont la cohésion est assurée par la force de gravitation, qu'elle soit de Newton ou bien au sens d'Einstein.

 

Et peut-être même entre les deux existent des "étoiles à quarks", juste avant l'effondrement en trou noir.

[Jeff Hawke]

Une étoile à neutron est un gros noyau atomique constitué uniquement de neutrons et dont la cohésion est assurée par la force de gravitation, qu'elle soit de Newton ou bien au sens d'Einstein.

 

Mais que devient l'interaction forte dans ce cas-là ?

[iksarfighter]

Je pense qu'elle devient négligeable devant la force de gravitation créée par une telle concentration de masses.

 

Passé un certain seuil, je pense que "l'étoile" s'effondre sur elle-même car la gravitation finit par escrabasser les neutrons eux-mêmes, l'objet n'a alors plus du tout de dimensions et devient un trou noir.

 

Avec un passage possible par le modèle intermédiaire de l'étoile à quarks (lu un article à ce sujet), qui finissent eux-même par être escrabassés à leur tour !

 

Neutrons ou éventuellement quarks seraient les derniers remparts dimensionnels de la matière.

 

En tout cas, les forces nucléaires, qui sont responsables non seulement du rapprochement des nucléons entre eux dans le noyau, mais aussi du respect de la distance entre ceux-ci sont complètement dépassées.

 

Après, je ne suis pas astrophysicien et ce que je raconte peut largement manquer de justesse ou de précision.

[ArthurDent]

C'est l' interaction forte qui équilibre la gravitation dans une étoile à neutron (sinon elle continuerait à s'effondrer et finirait en trou noir)

Il n' y a pas que des neutrons dans une étoile à neutrons, elles ont une structure, mal connue ...

Selon le modèle on trouve un peu de tout : des atomes, une soupe de neutrons, une soupe de neutrons et de pions, et même si ça se trouve une soupe de quarks au centre.

 

http://www.luth.obspm.fr/~luthier/gourgoulhon/fr/master/obj_compacts.pdf

 

L' état de la matière, passé la croûte de l' étoile, semble assez mal connu (euphémisme) ...

[51pegase]

Merci beaucoup pour vos réponse

Je parlais bien des lois du mouvement de Newton mais sa y est , j'ai trouver la réponse : Toutefois, les lois de Newton ne sont pas universelles; les modifications sont nécessaire aux grandes vitesses, comme la vitesse de la lumière (~3x108ms-1), et pour les tailles très petites, comme à l'intérieur de l'atome.

Merci quand même vous avez répondus à d'autres questions que je me posais !

Mais , Jeff Hawke , tu dit que l'électromagnétisme et la gravitation est de portée infinie , que veut-tu dire par là ?

[Snark]

C'est l' interaction forte qui équilibre la gravitation dans une étoile à neutron (sinon elle continuerait à s'effondrer et finirait en trou noir)

 

L'interaction forte est la force qui lie les quarks et aussi les particules composées de quarks comme les nucléons.

 

C'est cette force qui dans le noyau maintient la cohésion des protons qui se repoussent sous l'effet de la répulsion électrostatique.

 

Puisque cette force est attractive elle ne peut pas vraiment contribuer à freiner l'effondrement de la matière.

 

Ce qui freine l'effondrement après la répulsion électrostatique (quand tous les protons/électrons se sont transformés en neutrons) est la pression de dégénérescence qui découle du principe d'exclusion de Pauli, pas l'interaction forte.

[iksarfighter]

Ce que tu dis Snark me semble bizarre, vu que les nucléons se trouvent fusionnés, c'est qu'ils ont franchi la barrière de potentiel électrostatique pour se rejoindre. Celle-ci est alors au niveau du noyau loin derrière.

 

Ce qui repousse les nucléons dans le noyau ça doit donc être toujours la pression de dégénérescence, que ce soient des protons ou des neutrons.

 

Le principe de Pauli c'est que deux particules ne peuvent jamais se confondre/superposer c'est ça ? (Ou plus rigoureusement, qu'elles ne peuvent jamais occuper la même case quantique ?).

[ArthurDent]

L'interaction forte est la force qui lie les quarks et aussi les particules composées de quarks comme les nucléons.

 

C'est cette force qui dans le noyau maintient la cohésion des protons qui se repoussent sous l'effet de la répulsion électrostatique.

 

Puisque cette force est attractive elle ne peut pas vraiment contribuer à freiner l'effondrement de la matière.

 

Ce qui freine l'effondrement après la répulsion électrostatique (quand tous les protons/électrons se sont transformés en neutrons) est la pression de dégénérescence qui découle du principe d'exclusion de Pauli, pas l'interaction forte.

 

Je ne sais pas d' où tu sors que l' intéraction forte est toujours attractive ...

 

Le principe d' exclusion de Pauli entre en jeu, bien sûr. C'est un comportement générique des fermions. Mais il ne tombe pas du ciel : Il faut de la physique derrière (un champ). Dans le cas des étoiles à neutrons, le champ qui agit est celui de l' intéraction forte, pas le champ électromagnétique, contrairement à ce qui se passe pour les électrons autour du noyau.

Je maintient donc que ce qui contrebalance la gravitation dans une étoile à neutron est bien l' intéraction forte.

 

Si tu veux t'en convaincre et creuser le sujet, tu peux consulter le chapitre sur les étoiles à neutron du cours sur les objets compacts que j' ai cité plus haut. Il provient de l' observatoire de Paris-Meudon, c'est une source qui me semble raisonnablement fiable.

[iksarfighter]

C'est effectivement ce qu'on peut lire dans le 2.1

 

Lire aussi le 5.1.2

 

Lire le bilan page 96.

 

La rotation contribuerait aussi à contrebalancer la gravitation.

 

Maintenant qu'est-ce qui fait que l'on va basculer vers le trou noir ? L'interaction forte n'arrive plus à contre-balancer la gravitation ?

[Snark]

les nucléons se trouvent fusionnés, c'est qu'ils ont franchi la barrière de potentiel électrostatique pour se rejoindre. Celle-ci est alors au niveau du noyau loin derrière.

 

Non, la force électrostatique n'est pas "loin derrière", elle existe toujours, mais elle est vaincue par l'interaction forte qui dans ce cas agit en sens opposé et, comme son nom l'indique, est plus forte.

 

Ce qui repousse les nucléons dans le noyau ça doit donc être toujours la pression de dégénérescence, que ce soient des protons ou des neutrons.

 

C'est bien ça, donc rien à voir avec l'interaction forte (à vrai dire je n'en sais rien).

 

Le principe de Pauli c'est que deux particules ne peuvent jamais se confondre/superposer c'est ça ? (Ou plus rigoureusement, qu'elles ne peuvent jamais occuper la même case quantique ?).

 

Oui.

Je ne sais pas d' où tu sors que l' intéraction forte est toujours attractive ...

 

Pas toujours, mais essentiellement.

Pour faire court et ne pas entrer dans toutes les subtilités de la chromodynamique quantique: The strong interaction is very strong, but very short-ranged. It acts only over ranges of order 10-13 centimeters and is responsible for holding the nuclei of atoms together. It is basically attractive, but can be effectively repulsive in some circumstances. http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/cosmology/forces.html

 

Le principe d' exclusion de Pauli entre en jeu, bien sûr. C'est un comportement générique des fermions. Mais il ne tombe pas du ciel : Il faut de la physique derrière (un champ). Dans le cas des étoiles à neutrons, le champ qui agit est celui de l' intéraction forte, pas le champ électromagnétique, contrairement à ce qui se passe pour les électrons autour du noyau.

Je maintient donc que ce qui contrebalance la gravitation dans une étoile à neutron est bien l' intéraction forte.

 

Si tu veux t'en convaincre et creuser le sujet, tu peux consulter le chapitre sur les étoiles à neutron du cours sur les objets compacts que j' ai cité plus haut. Il provient de l' observatoire de Paris-Meudon, c'est une source qui me semble raisonnablement fiable.

 

La réponse ce trouve ici je pense: "La nature précise de l'interaction forte n'est pas connue à très courte distance : on sait qu'elle est attractive à des distances de l'ordre du fermi (distance entre deux nucléons dans la matière normale), et devient répulsive plus près, vers 0,3 fermi. Lorsqu'elle est attractive, elle diminue la pression, et lorsqu'elle est répulsive, elle l'augmente." http://www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/enseignement/astronomie/4eme_partie/EtoilesANeutrons.php

 

Il faut donc définir jusqu'à quel point on veut considérer l'effondrement gravitationnel d'une étoile.

L'interaction forte agit d'abord dans le même sens que les forces de gravité et en sens contraire à des distances inférieures à environ 0,3 fermi.

 

Je partais du point de vue que l'interaction forte était la force de cohésion des quarks, donc attractive, mais ce n'était pas aussi simple.

 

Cet échange aura au moins eu le mérite de clarifier les choses, c'est le bon côté des forums.

[Snark]

 

Le principe d' exclusion de Pauli entre en jeu, bien sûr. C'est un comportement générique des fermions. Mais il ne tombe pas du ciel : Il faut de la physique derrière (un champ). Dans le cas des étoiles à neutrons, le champ qui agit est celui de l' intéraction forte, pas le champ électromagnétique, contrairement à ce qui se passe pour les électrons autour du noyau.

 

Je crois comprendre ce point de vue mais il me laisse perplexe.

 

La manifestation du principe d'exclusion de Pauli serait l'effet de l'interaction forte (à très courte distance) pour les quarks et les protons par exemple.

 

Ce serait par contre l'interaction électromagnétique qui serait responsable de ce principe pour les électrons, si je comprends bien.

 

Qu'en est il alors pour les neutrinos, qui sont des fermions, et qui ne ressentent aucune de ces deux forces ?

[Dodgson]

Je crois comprendre ce point de vue mais il me laisse perplexe.

 

La manifestation du principe d'exclusion de Pauli serait l'effet de l'interaction forte (à très courte distance) pour les quarks et les protons par exemple.

 

Ce serait par contre l'interaction électromagnétique qui serait responsable de ce principe pour les électrons, si je comprends bien.

 

Qu'en est il alors pour les neutrinos, qui sont des fermions, et qui ne ressentent aucune de ces deux forces ?

 

Pour aider dans cette disussion :

 

Roger Penrose, The Road to Reality, Jonathan Cape, 2004, page 709

 

(ma traduction, probablement moins bonne que celle du livre paru chez Odile Jacob)

 

Cela relève particulièrement de la pression de dégénérescence de l'électron ou du neutron. Ce qui a à voir avec le principe de Pauli, qui, comme nous l'avons vu au §23.7, empêche deux (ou plus) fermions identiques d'être dans le même état quantique. Une naine blanche, qui peut avoir environ une masse solaire concentrée dans approximativement la taille de la terre, est maintenue par la pression de dégénérescence de l'électron; une étoile à neutrons de même masse serait un corps de seulement environ 10 km de diamètre, maintenu principalement par la pression de dégénérescence du neutron. (Une balle de tennis remplie de ce materiau d'étoile à neutrons pèserait autant que la lune martienne Deimos !). Cependant, à cause des exigences de la relativité, la pression de dégénérescence seule ne peut maintenir une telle étoile si la masse est plus grande qu'environ deux masses solaires. Le résultat clé a été obtenu par Subrahmanyan Chandrasekhar, en 1931, quand il établit une telle limite à 1,4 masse solaire pour les naines blanches. Des raffinements ultérieurs ont obtenu une limite légèrement supérieure pour les étoiles à neutrons.

 

(remarque personnelle : en général, et peut-être même en toute circonstance, Penrose comprend parfaitement ce qu'il dit, et je ne me sens absolument pas de taille à le contester)

 

L'étoile à neutrons (dans un article «*Neutron*» de Bernard Sylvestre-Brac pour l'Encyclopaedia Universalis)

 

Dès qu'un noyau possède un nombre de masse trop grand (A > 250), il a tendance à ne pas pouvoir exister. La raison profonde de ce phénomène vient du fait que l'interaction forte est de très coute portée, alors que les forces électriques portent beaucoup plus loin. En particulier, une grande assemblée de protons va ressentir de façon très intense la répulsion électrique, mais de façon très amoindrie l'attraction de l'interaction forte. Un noyau lourd va donc se briser instantanément. La nature pourtant ne manque pas de ressources; il existe des noyaux superlourds, vraiment étranges car constitués uniquement de neutrons : ce sont les étoiles à neutrons. Dans celles-ci, la gravitation joue un rôle prépondérant. Elle est si intense que les atomes sont compressés à un point tel qu'ils s'interpénètrent jusqu'à leurs noyaux se touchent. Les électrons possèdent tellement d'énergie que la réaction proton + électron => neutron + neutrino devient possible. Tous les protons et les électrons se transforment en neutrons. Cette configuration devient stable car la répulsion coulombienne est inopérante : ce type d'étoile, de 10 km de rayon, est en fait un gigantesque noyau de A = 10 puissance 57 et d'une densité voisine de 10 puissance 14 grammes par centimètre cube. Les pulsars, radiosources très intenses se manifestant par des impulsions électromagnétiques brèves et régulières, sont des étoiles à neutrons en rotation rapide.

[Jeff Hawke]

Mais , Jeff Hawke , tu dit que l'électromagnétisme et la gravitation est de portée infinie , que veut-tu dire par là ?

 

L'intensité de la force électromagnétique (et de la force de gravité) décroît avec le carré de la distance, sans jamais disparaitre...Ici, sur Terre, nous subissons l'influence gravitationelle de l'ensemble du reste de l'univers...

 

Cela se traduit par le fait la particule vecteur de l'interaction électromagnétique (le photon), et le supposé-hypothétique graviton, sont de masse nulle.

 

Par contre, les bosons vecteurs des interactions forte et faible sont de masse non nulle, rendant ipso facto limitée la portée de ces interactions.

[iksarfighter]

Excellent, moi qui pensais que le flux de bosons se ditribuait dans un espace à 16 dimensions pour expliquer l'affaiblissement en 1 sur D puissance 15 !

[Snark]

 

Cela relève particulièrement de la pression de dégénérescence de l'électron ou du neutron. Ce qui a à voir avec le principe de Pauli, qui, comme nous l'avons vu au §23.7, empêche deux (ou plus) fermions identiques d'être dans le même état quantique.

 

Entièrement d'accord, mais ça ne dit rien sur le rôle possible des forces fondamentales dans le principe d'exclusion de Pauli comme exprimé dans ce qui précède.

[Jeff Hawke]

Entièrement d'accord, mais ça ne dit rien sur le rôle possible des forces fondamentales dans le principe d'exclusion de Pauli comme exprimé dans ce qui précède.

 

J'ignorais que le principe d'exclusion de Pauli pouvait se déduire des interactions fondamentales...

 

Il me semble que c'est un principe, que l'on déduit du formalisme quantique...(en ce sens, un peu comme le quantum d'action, il "sort du chapeau", et n'est pas réductible à la physique des forces en présence...).

[jarnicoton]

Excellent, moi qui pensais que le flux de bosons se ditribuait dans un espace à 16 dimensions pour expliquer l'affaiblissement en 1 sur D puissance 15 !

 

Mais peut-être la masse du boson n'est-elle que le symétrique d'une masse de signe contraire, logée dans les 13 dimensions spatiales cachées de l'espace à 16 dimensions, et avec laquelle elle s'annule ?

[ArthurDent]

Le principe d' exclusion de Pauli est une propriété générale des fermions.

La nature des fermions en présence se déduisent de la structure de l' intéraction fondamentale considérée. Les paramètres de la statistique de Fermi-Dirac qui les décrit, aussi.

 

C'est en ce sens là que le principe de Pauli se "déduit" de l'intéraction fondamentale. Pas d' intéraction, pas de fermion, pas de principe d' exclusion

 

 

Autant les choses sont "simples" dans le cas d'une naine blanche ou c'est l' électromagnétisme qui domine (la pression de dégénérescence des électrons contrebalance la gravitation), autant dans le cas des étoiles à neutrons c' est semble-t-il plus compliqué (dans les modèles actuellement admis, c' est l' intéraction forte qui domine, et elle permet de générer , outre les combinaisons à 3 quarks "classiques" neutrons -protons, d' autres trucs comme les pions qui "perturbent" la statistique de Fermi-Dirac). Voir le paragraphe 5.3.1 du cours sur les objets compact qui présente la problématique.

[Jeff Hawke]

Le principe d' exclusion de Pauli est une propriété générale des fermions.

Voui. C'est d'ailleurs comme ça qu'on les a définis, initialement : Les particules qui obéissent à la statistique Fermi-Dirac.

 

C'est en ce sens là que le principe de Pauli se "déduit" de l'intéraction fondamentale. Pas d' intéraction, pas de fermion, pas de principe d' exclusion

 

Je n'ai peut-êre pas bin suivi, mais pour moi tu ne décris pas une déduction du principe de Pauli à partir de l'interaction, mais une co-existence des deux, s'agissant des fermions : On a des particules qui sont impliquées dans l'interaction ET qui subissent le principe d'exclusion de Pauli. Ce sont les fermions.

[Snark]

J'ignorais que le principe d'exclusion de Pauli pouvait se déduire des interactions fondamentales...

 

Ce n'est pas mon opinion mais celle D'Arthur Dent que je cite (message 10)

Le principe d' exclusion de Pauli entre en jeu, bien sûr. C'est un comportement générique des fermions. Mais il ne tombe pas du ciel : Il faut de la physique derrière (un champ). Dans le cas des étoiles à neutrons, le champ qui agit est celui de l' intéraction forte, pas le champ électromagnétique, contrairement à ce qui se passe pour les électrons autour du noyau.

[Jeff Hawke]

Ce n'est pas mon opinion mais celle D'Arthur Dent que je cite (message 10)

 

Oui, je sais...Je t'ai cité parce que tu reprenais le point en exprimant toi aussi tes doutes sur la position d'Arthur.

[ArthurDent]

Voui. C'est d'ailleurs comme ça qu'on les a définis, initialement : Les particules qui obéissent à la statistique Fermi-Dirac.

 

 

 

Je n'ai peut-êre pas bin suivi, mais pour moi tu ne décris pas une déduction du principe de Pauli à partir de l'interaction, mais une co-existence des deux, s'agissant des fermions : On a des particules qui sont impliquées dans l'interaction ET qui subissent le principe d'exclusion de Pauli. Ce sont les fermions.

 

Euh ... Non, le "principe" d' exclusion "existe" sous forme d' une propriété.

 

Mais bref, on ne va pas couper les cheveux en 4, reformulons :

 

Le principe d' exclusion de Pauli est une propriété (et non un principe) qui s' applique aux particules (dites fermions) qui sont solution ("réalisent") une intéraction.

 

L' existence de cette propriété des fermions induit une pression dite de dégénérescence qui s' oppose à l' effondrement d' un gaz froid de ces particules ("froid", dans ce contexte, est relatif ).

 

Dans le cas d' une naine blanche, un modèle raisonnable est de dire que c'est la pression de dégénérescence des électrons qui domine.

 

Dans le cas d' une étoile à neutrons, la densité et la température étant très au delà des conditions qui règnent dans une naine blanche, ce modèle de gaz dégénéré d' électron ne marche plus. Le modèle suivant, historiquement utilisé, est celui d'un gaz dégénéré de neutrons, vu que dans les conditions qui règnent à l' intérieur de l' étoile, les électrons sont relativistes, ce qui permet la réaction p+e -> n (je laisse tomber le neutrino), impossible classiquement pour des raisons énergétiques.

 

Manque de chance, à ces densités et températures c' est l' intéraction forte qui domine (on est à des densités supérieures ou égales à celle du noyau atomique), un tas de réactions sont possibles, engendrant des états complexes, la superposition de tout ça est assez mal modélisé par un gaz de fermion.

 

Et sinon, l' idée que l' effondrement d'une étoile à neutron soit équilibré par une combinaison complexe de réactions faisant appel à l' intéraction forte et non simplement par le principe d' exclusion de Pauli n' est pas la mienne, c' est celle du cours d' Eric Gourgoulhon sur les objets compacts (et de plein d' autres articles sur les étoiles à neutron).

[Snark]

Le principe d' exclusion de Pauli est une propriété générale des fermions.

La nature des fermions en présence se déduisent de la structure de l' intéraction fondamentale considérée. Les paramètres de la statistique de Fermi-Dirac qui les décrit, aussi.

 

C'est en ce sens là que le principe de Pauli se "déduit" de l'intéraction fondamentale. Pas d' intéraction, pas de fermion, pas de principe d' exclusion

 

 

Dans ce cas, pour reprendre ma question concernant le neutrino l'interaction fondamentale devrait être l'interaction faible.

 

Les interactions dites "forte" et "faible" sont pour le moins bizarres, si pas contradictoires, pour la première on à une force attractive qui devient répulsive à plus faible distance et la seconde (si je me souviens bien) est transmise par un boson qui à une masse ou pas en fonction de la distance, ou quelque chose du genre.

 

Je me pose parfois la question de savoir si ces caractéristiques ne sont pas inventées pour coller au modèle ?

[ArthurDent]

Je me pose parfois la question de savoir si ces caractéristiques ne sont pas inventées pour coller au modèle ?

Euh, oui bien sûr. Comment pourrait-il en être autrement ?

Tout ça est évidemment d'une "vérité" relative. Personne ne sait ce qui se passe vraiment dans une étoile à neutron, ni dans une étoile classique d' ailleurs. Simplement, si on suppose que les théories et les modèles qui "marchent" en laboratoire sont extrapolables aux étoiles (et il existe un certain nombre de raisons pour le penser, au moins dans le cas des étoiles "classiques"), alors ce qui est écrit dans le cours sur les objets compacts est vrai, et c' est l' intéraction forte, bla bla bla ... Tu vois l' idée.

[iksarfighter]

Puisque on est en plein dans le sujet, quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce qu'il se passe au niveau nucléaire dans une étoile à neutrons qui vire au trou noir ?

Parce que "singularité", "rupture du continuum espace-temps", et autre joyeusetés relativistes habituelles, ça semble bien pédant et ça permet d'évacuer les questions, mais ça ne me parle pas.

 

L'interaction forte n'arrive plus a repousser la gravitation et l'objet en s'effondrant totalement perd toute ou presque forme de dimension ?

 

Ce qui accessoirement entraîne la "singularité" suite à la concentration de masses en un point infiniment petit ou presque?.

[Dodgson]

J'ignorais que le principe d'exclusion de Pauli pouvait se déduire des interactions fondamentales...

 

Il me semble que c'est un principe, que l'on déduit du formalisme quantique...(en ce sens, un peu comme le quantum d'action, il "sort du chapeau", et n'est pas réductible à la physique des forces en présence...).

 

A mon humble avis, tout cela relève de l'étrange adéquation entre la physique moderne et des mathématiques très abstraites. En classant un peu arbitrairement dans ces deux catégories, et en simplifiant à outrance :

 

quantum d'action (physique) <=> espaces de Hilbert (mathématiques)

fermions, bosons, relativité (physique) <=> opérateurs d'annihilation-création, algèbres de Grassmann, espaces de Fock (mathématiques)

interactions (physique) <=> lagrangien, groupes de Lie (mathématiques)

[ArthurDent]

Puisque on est en plein dans le sujet, quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce qu'il se passe au niveau nucléaire dans une étoile à neutrons qui vire au trou noir ?

Du cours sur les objets compacts ci-dessus nommé, on peut extirper des éléments de réponses :

- Personne ne sait ce qui se passe vraiment au coeur d'une étoile à neutron (la physique de la matière dans ces conditions de température et de densité est très mal connue)

- Du coup, on en sait encore moins que ça sur l' effondrement en trou noir.

 

Parce que "singularité", "rupture du continuum espace-temps", et autre joyeusetés relativistes habituelles, ça semble bien pédant et ça permet d'évacuer les questions, mais ça ne me parle pas.

Un synonyme très parlant est "dans ces conditions , on ne sait pas ce qui se passe".

 

L'interaction forte n'arrive plus a repousser la gravitation et l'objet en s'effondrant totalement perd toute ou presque forme de dimension ?

 

Ce qui accessoirement entraîne la "singularité" suite à la concentration de masses en un point infiniment petit ou presque?.

Pas tout à fait.

La gravitation l' emporte sur tous les états connus de la matière, aucune intéraction connue ne peut empêcher l' effondrement. Rien ne permet de dire ce que devient l' intérieur du trou noir (le résidu d' effondrement) parce que ni la relativité générale, ni la mécanique quantique, ne permet de décrire cet état. C'est ça une singularité : Un état qui ne peut pas être décrit par la théorie qui exhibe cette singularité.

Par contre, on peut prédire avec une bonne confiance, qu' un horizon événementiel se forme (parce que celui-ci est "loin" de la singularité, et ne dépends pas "trop" de la physique qui s'y déroule).

[Jeff Hawke]

A mon humble avis, tout cela relève de l'étrange adéquation entre la physique moderne et des mathématiques très abstraites.

 

Etrange, étrange... oui, sans doute, pour qui croit que les maths sont une construction humaine, un artefact intellectuel qui par miracle colle avec une précision inconcevable à la description physique du monde.

 

Mais pour qui, platonicien, comprend que nous défrichons et nous mouvons dans un monde mathématique, il n'y a là assurément rien d'étrange...