Proche du Boson de Higgs ??

[bongo]

Il y a quelque chose qui m'étonne avec ce 'boson de Higgs'....

Tous les articles de vulgarisation qui en parlent disent qu'il faut imaginer que ces bosons remplissent tout l'espace ... et interagissent plus ou moins avec les particules qui passent au milieu d'eux.
Cela ressemble singulièrement à l'ETHER du XIXe siècle, lui aussi censé remplir tout l'espace !...

En fait c'est le cas de tous les champs de la mécanique quantique. L'électron qui appartient à ton corps, dans l'atome de carbone qui est dans le bout de ton ongle est décrit par un champ d'électron qui remplit tout l'espace. Ce champ d'électron est plus localisé près de ton ongle qu'à côté de moi.
Cependant il ne faut pas voir ce champ comme l'éther... Autour de toi tu as bien un champ électromagnétique qui peut avoir une valeur nulle ou non.

Entretemps, la mécanique quantique a permis de se passer complètement de l'éther - un concept par conséquent abandonné.

Non c'est la théorie de la relativité qui a permis de balayer le concept d'éther.

Donc quand j'entends '... remplissent tout l'espace', j'ai l'impression que les théoriciens modernes réinventent l'éther ???...

C'est peut-être simplement un défaut de la 'vulgarisation scientifique', mais alors cette vulgarisation est passablement mauvaise !?... Auriez-vous des lumières ?

Oui c'est de la mauvaise vulgarisation, puisque cela ne concerne pas juste le champ de Higgs. De toute façon ce n'est pas un concept propre à la physique quantique, on utilise le terme de champ dans le domaine de la physique classique.

Le champ de gravitation baigne bien tout l'espace. Le terme de champ veut juste dire qu'il y a une grandeur qui dépend de la position et du temps dans l'espace et le temps.

[bongo]

J'ai entendu parlé de la théorie de la gravité quantique ou de gravitation quantique à boucle. Ce concept suppose que l'espace temps n'est pas divisible à l'infini et qu'il arrive un moment où on ne peut plus diviser une unité d'espace-temps...

Pas tout à fait. Cette piste est la quantification canonique des équations de la relativité générale reformulées à la sauce Ashtekhar. Bon j'emploie des termes barbares... alors j'explique...

En mécanique quantique, pour formuler un problème, on est plus ou moins obligé de passer par la case physique classique. En effet, par exemple si je veux décrire le mouvement d'une particule dans un puits de potentiel parabolique (le pendule oscillant), je dois trouver le Hamiltonien classique. Par exemple :
E = 1/2 mv² + 1/2 kx² = p²/2m + 1/2 kx²

Fort de la formulation classique, c'est là que l'on fait une quantification canonique, il y a une règle en MQ qui dit que l'on remplace la quantité de mouvement par l'opérateur -ih_bar d/dx (i comme imaginiaire pure i²=-1, h_bar la constante de Planck réduite, et d/dx la dérivée par rapport à x pour la composante p_x). Pour x, on remplace par l'opérateur "multiplié par x".
Ah oui j'ai oublié, on remplace E par ih_bar d/dt (mais ici on va considérer des états stationnaires qui ne dépendent pas du temps).

Donc en MQ on remplace des grandeurs classiques par des opérateurs, ce sont des choses qui agissent sur des fonctions.

Donc le Hamiltonien s'écrit :
H Psi = -h_bar² d²Psi/dx² + 1/2k x² Psi = E Psi
Cette équation va donc nous donner les énergies possibles de l'oscillateur harmonique.

Et donc le fait de quantifier les équations de la relativité, cela a pour conséquence la quantification des surfaces et volumes.

on retrouve donc encore une fois la notion d'éther ou du moins la notion de particule remplissant ce que l'on appelle aujourd'hui "le vide". Si on y réfléchis bien, l'un comme l'autre sont dérangeants mais la question première est de savoir si l'espace-temps est lui aussi matériel ou non, si la notion de tissus d'espace-temps qui serait déformé par la gravité est constitué d'éléments réels ou non...bon...mes mots ne sont pas les mieux choisis donc ne vous formalisez pas si j'utilise le terme "matériel" pour exprimer l'idée mais je suis sûr que vous comprenez ce que j'essaie de dire. On rejoint un peu la théorie des cordes qui dit que tout est réductible à une "entité" unique simple, une corde, mais que c'est la "forme" et la manière de vibrer qui va définir la nature de cette corde dans notre monde réel.
La notion d'éther a peut-être un fond de "vérité" finalement.

Je ne comprends pas toutes tes idées, mais... je n'arrive pas encore à me figurer comment tu arrives à la relation entre la quantification de l'espace temps et l'éther.

En tout cas une chose qui n'est pas fausse dans ce que tu dis est le fait que dans la théorie des cordes il y a des objets autres que des cordes (des branes) et certaines branes peuvent avoir 3 dimensions, dont leur surface est la localisation des extrémités des cordes. Ce qui veut dire que l'espace serait fait de quelque chose... c'est plus ou moins ce que suggère également la LQG (Loop Quantum Gravity, ou gravitation quantique à boucles), qui suggèrerait peut-être que l'espace et le temps serait des phénomènes émergents d'entités plus fondamentales...

[MIMATA]

Mais si tu as compris, je fais juste un rapprochement d'idée entre deux cas de figurer :
- le vide est défini par un espace entre deux objets matériels
Ou
- le vide et l'espace existent même sans matière et possède une structure tangible

Pour les relations mathématiques, etc. Tu auras compris que je n'y connais absolument rien. Je n'affirme rien par contre, j'en sais rien et sur ce point je n'ai pas de préférence intuitive pour l'une ou l'autre des hypothèses.

Ma seule interrogation dans cette discussion très théorique porte sur la question de savoir si l'espace temps est effectivement remplis de bosons, de photons, de branes, d'energie noire ou autre ?

[bongo]

Mais si tu as compris, je fais juste un rapprochement d'idée entre deux cas de figurer :
- le vide est défini par un espace entre deux objets matériels
Ou
- le vide et l'espace existent même sans matière et possède une structure tangible

Ah d'accord, là c'est le débat Newton Leibniz, où l'espace et le temps sont plutôt absolus, qui existent sans la matière ou bien relatifs, donc qui n'existent que par la matière.

Mach et Einstein ont chamboulé les conceptions de Newton et effectivement l'image absolu que se font la plupart des gens.

Pour les relations mathématiques, etc. Tu auras compris que je n'y connais absolument rien. Je n'affirme rien par contre, j'en sais rien et sur ce point je n'ai pas de préférence intuitive pour l'une ou l'autre des hypothèses.

En fait tu vois que la question que tu soulèves est extrêmement profonde, débattu âprement en philosophie, et cristallisée aujourd'hui dans la séparation entre :
- le modèle standard développé sur le squelette de la théorie quantique
- la relativité générale, développé selon le principe de Mach

En tout cas, si on sait résoudre le problème de la nature de l'espace et du temps, on arrive à une théorie quantique de la gravitation. Aujourd'hui, nous n'en sommes pas encore là.

Ma seule interrogation dans cette discussion très théorique porte sur la question de savoir si l'espace temps est effectivement remplis de bosons, de photons, de branes, d'energie noire ou autre ?

Je pense qu'elle est plus profonde que ça non ?
Parce que la théorie quantique a répondu simplement à la question :
L'espace-temps est rempli de champs : champs de photon, champs d'électron etc...
Tu peux te représenter ça un peu comme la mer de Fermi, mais bon là je rentre dans de la très mauvaise vulgarisation.
Donc champ de boson etc... ça rentre de la même cour.

Par contre quand tu parles de branes, ça c'est un autre domaine lié à la question philosophique que l'on a abordé plus haut.
Quant à l'énergie sombre... et ben je t'avoue ne pas du tout savoir ce que c'est...

On la retrouve dans les équations d'Einstein, comme une constante d'intégration...
Par exemple quand tu as : y' = x
Tu intègres :
y = x²/2
mais... il y a une indéterminée tu peux toujours écrire y = x²/2 + C
Pour les équations d'Einstein, c'est lié à la nullité de la dérivée covariante du tenseur d'Einstein (ça laisse la place à la "constante d'intégration" que l'on appelle constante cosmologique et qui est homogène à une densité d'énergie).
D'un autre côté... cette densité d'énergie peut être réinterprétée dans le cadre de la théorie quantique dans le champ de Higgs...

Mais bon... d'après le modèle standard de la cosmologie, prolongé avec la théorie de l'inflation, il y aurait aussi un champ d'inflaton etc...

Tout ça pour dire que... c'est pas simple, et il y a encore beaucoup d'idées, de recherches etc... qui doivent nous permettre d'avancer dans la direction de la gravitation quantique.