Question sur E=mc²

[nicolas]

Salut à tous,
j'ai un problème avec la formule E=mc²
En effet d'après les équations de transformations nucléaire on peux créer de l'énergie comme par exemple la fission de l'uranium en deux atomes plus légers plus une création d'énergie (bombe A).
Mais d'un autre coté la formule E=mc² peux s'écrire m=E/c² et dans ce cas là on créé de la masse à partir d'énergie. Dans la théorie en effet ça peux marcher mais dans la pratique est-ce possible ? Mon père me dit que dans certains cas cette création de masse est possible comme par exemple la collision particule antiparticule. Dans ce cas de la matière serai créée mais pendant une fraction de seconde pour redevenir de l'énergie. De mon coté la création de matière à partir d'énergie me dérange malgré la formule. Cependant il faudrait une quantité énorme d'énergie pour créer un gramme de matière ce qui est peut-être est hors de nos connaissances actuelles.

Qu'en pensez-vous ?

[MIMATA]

Bonjour,

C'est vrai que les mathématiques permettent cette interprétation mais en fait l'équation décrit une égalité, une équivalence. Elle dit donc que l'énergie est de la masse qui se déplace très rapidement ou autrement dit que pour avoir de l'énergie pure, il faut accélérer de la masse ; ou encore, que la masse c'est de l'énergie (et que l'énergie est de la masse évidement).

Pour moi, cette équation dit que l'énergie c'est de la masse qui se déplace très rapidement ou que la masse c'est de l'énergie ralentie, inerte en quelque sorte. Un peu comme les différents états de l'eau, liquide ou solide par exemple.

Cela semble aussi dire qu'une masse qui se déplace, comme une balle de fusil par exemple, est constituée de d'énergie et de masse mais d'une fraction de moins de masse que si la balle était immobile. Plus l'objet se déplace rapidement, plus il "contient" d'énergie et moins il contient de masse. La masse et l'énergie sont les mêmes composant d'une chose unique. Ce n'est pas un état irréversible ni destructeur, la transition entre l'un et l'autre se fait progressivement à travers l'espace-temps, (l'espace et/ou le temps).
Mais on peut aussi considérer qu'une masse contient toujours une part d'énergie et une part de masse et que la proportion des deux varie en fonction du référent (une fois de plus). En effet, imaginez...un bel astéroïde qui se déplace à 50 000 km/h tiens ! :Y-41: Il s'agit d'une masse en mouvement qui possède une certaine quantité d'énergie. Si vous êtes en mouvement vous aussi à 50 010 km/h et que vous percutez l'astéroïde par devant :Y-30: , vous allez dégager beaucoup d'énergie... ; mais si vous arrivez par derrière, vous allez tranquillement vous poser sur l'astéroïde...pourtant l'astéroïde est le même mais sa vitesse par rapport à vous a fait varier la quantité d'énergie.

Il y a quelque chose d'étrange dans tout ça car ce qui se déplace à la vitesse de la lumière, c'est justement la lumière...et bien quelle soit soumise à la forme de l'espace temps, elle n'a pas de masse. Une question me vient donc à l'esprit : si un rayon de lumière est ralenti...par un trou noir par exemple, il devrait donc se "transformer" en masse et perdre de l'énergie ? :Y-18: Bon, Eintein a prévu le coup, il a dit que quelque soit le référent et sa vitesse, la lumière se déplaçait toujours à la même vitesse, celle de la lumière...donc bon...je vais pas le contredire ce soir mais si quelqu'un se le sent... :Y-17:

Dans la théorie en effet ça peux marcher mais dans la pratique est-ce possible ?

Comme tu le dit toi même, c'est la théorie qui le dit. En pratique, il me semble qu'effectivement, si l'on projette deux particules...de je sais pas quoi mais énergétique l'une contre l'autre, elles devraient former une nouvelle particule plus dense mais je ne sais pas si l'on sait vraiment le faire en laboratoire...peut-être avec le LHC :|
En tout cas, nous pensons que toute la masse actuelle de l'Univers s'est formée en même temps avec le big-bang. Mais nous constatons aussi que la masse visible semble ne pas suffire pour expliquer la gravité et c'est pourquoi on a envisagé la présence l'énergie noire et de matière noire, concepts que je n'aime pas... :Y-32:

Quoi qu'il en soit, je crois qu'en fait nous ne savons pas vraiment ce que c'est que l'énergie mais nous en avons une équivalence. = :earth: ²

[pierre]

Bonjour à tous

Voici une "possible explication" ...


A+

pierre

[GAIA]

Ta question est très complexe car elle nécessite des connaissances en physique nucléaire et il faut synthétiser la cosmologie de l'Univers qui présente plusieurs périodes dans un ordre chronologique qui est l'émergence des 4 forces fondamentales créant notre univers. Un vrai casse tête.

Avant l'Ere de Planck, le vide n'étant pas vide (fluctuations quantiques) marinaient les gluons (une glue quantique skotchant les particules dans la soupe primordiale dont le pendant dans notre dimension macrospique est le magnétisme), des quarks et des anti-quarks, des ondes, une énergie de tous ces composants et d'autres probablement inconnus (E) existait. Cette soupe primordiale s'est agitée, échauffée et a déclenché une réaction nucléaire, le Big Bang.

Cette énergie contenait tout d'où la célèbre formule d' Einstein

E = énergie = M = Masse = c = vitesse de la lumière = les rayonnements cosmiques[puissance]2[/puissance], au carré = quantique (infiniment petit) et macroscopique (infiniment grand).

C'est ce que l'on cherche à faire coexister dans la Grande Unification de la physique classique et quantique pour s'approcher du zéro presque absolu ou 1, sans compter qu'il existe d'autres dimensions sub-atomiques, des vitesses supra-luminiques ... champs de tachyons, changement d'état de la lumière :Y-1: la quête du Graal, quoi, sans cesse repoussée :Y-30:

Cette énergie très dense était contenue dans un confinement extrêmement petit = quantique = dilaté par cet échauffement (un "temps" quantique de phases mathématiques, un espace de phases successives de réactions thermo-nucléaires". A ce niveau, l'espace spatial n'existe pas encore donc le Big Bang n'est pas une explosion mais une dilatation.

Le Temps s'est déclenché au moment de l'horloge atomique et a créé l'espace en terme spatial c'est à dire en dimensions, 2 puis 3 + 1 dont "dimension" de temps. La dimension de l'univers au départ est "plane", une surface plane, ce qui est d'ailleurs logique, le volume n'existait pas puisqu'il n'y avait pas encore la matière (à l'état solide).

Pour revenir au Temps, donc, le Temps a forcément précédé l'espace. Perso, je pense que le Temps existait déjà avant le Big Bang (ce qui conforte d'ailleurs au passage l'idée de la cause précède et produit un effet. Impossible pour moi de penser que le Big Bang a surgi du néant) comme il est communément admis que l'Univers pouvait aussi avoir toujours existé. C'est pas des notions très faciles à appréhender. On reste toujours sur notre faim car repoussant toujours les limites et c'est assez frustrant.

Le Big Bang est une singularité et je pense qu'il a pu se reproduire de nombreuses fois créant d'autres dimensions ou d'autres univers via une anti-singularité émergeant 1 seconde après le Big Bang, les trous noirs qui s'auto-détruisaient mais dont certains ont pu grossir et devenir hyper-massifs, se régalant de la matière environnante.

D'où mon questionnement et ma signature en bas de post : qu'est ce qui a été créé en premier, le Big Bang, des bigs bangs ou des trous noirs (question que se pose Lee Smolin, physicien et Stephen Hawking, physicien, spécialiste des trous noirs) à juste raison ?

Les 4 forces de la physique fondamentale se sont unifiées pendant la période de l'Ere de Planck et ont donné naissance à des atomes d'hydrogène, des noyaux maintenus en cohésion grâce à l'interaction forte (l'électromagnétisme) dans une période appelée "inflation". Une période a suivie l'Ere de Planck. Cette période correspond à une période de "pré-chauffage" (ou champ scalaire) et c'est pendant cette phase d'inflation que l'univers a commencé son expansion fulgurante et que les particules de matière se sont créées et diluées.

A succédé à cette période une autre appelée "réchauffage" pendant laquelle les particules de matière se sont en quelque sorte stabilisées "thermiquement", évidemment puisque dans son expansion, l'univers naissant s'est refroidi. Des particules élémentaires des neutrons et des protons et des sous-ensembles les quarks et anti-quarks, l'anti-matière), constituants élémentaires de la matière, formant à leur tour des sous-ensembles, des hadrons (collisionneur LHC, collision de neutrons et de protons).

Chaque particule élémentaire possède son anti-particule mais de charge opposée. Une image accessible : comme si l'on montait un lego et qu'on le démontait en l'inversant. Imaginer 2 secondes si l'on arrive à reconstruire une image d'anti-matière. La propulsion et le carburant des fusées vont se trouver catapulter dans le XXIIème siècle. Ce ne seront plus des fusées mais des vaisseaux en lévitation en utilisant la force électromagnétique dans le cosmos inépuisable (propulsion ramjet en projet).

Le neutron +1 a son anti-particule -1, idem pour le proton.
Dans les débuts de l'univers, les particules étaient symétriques puis, il y a eu ce que l'on appelle "une brisure de symétrie" (ce serait un post intéressant, à suivre ...) qui a permis a la matière de ... se matérialiser. Je crois d'ailleurs que l'on ne sait pas pourquoi cette brisure de symétrie a eu lieu pour provoquer une asymétrie entre matière et anti-matière. La matière et l'anti-matière ont eu une évolution différente.

La matière et l'anti-matière symétriques s'anihilent mais libèrent une énergie sous forme de rayonnement. Laquelle ? C'est ce que l'on cherche à connaître avec Alice (LHC).
Quelle énergie libérée a pu permettre à la matière de se matérialiser ?
Et, que deviens l'anti-matière ?
Quelle recombinaison de l'anti-matière a pu permettre à la matière de se matérialiser ?
Est ce que l'anti-matière inter-agit sur les particules de matière ?
Est ce que l'anti-matière produit une particule jusqu'à présent inconnue, sous-tendant un groupe de particules à l'échelle sub-atomique ?

La matière et l'anti-matière ont créés les photons (lumière). Le photon est la particule médiatrice de la force électromagnétique, une émission de lumière par la matière qui devient rayonnement à l'état quantique. Dans une période appelée "opaque" qui a duré environ 300.000 ans, la lumière était condensée dans la matière.

Donc, dans l'Univers, tout se recombine et est "équivalent" = masse = matière = rayonnement cosmique = ENERGIE QUANTIQUE. Par exemple, les quarks dans l'interaction faible s'échangent de l'énergie de masses et changent leurs charges électriques.

Dans l'Univers, tout se transforme, il y a une re-combinaison permanente de toutes les forces existant au moment du Big Bang.

La matière change d'état, elle est à la fois énergie, rayonnement et masse et les particules sont cryptées et s'échangent des informations. Il y a 2 grandes familles de particules élémentaires : les bosons (spin 1) qui échangent dans un état symétrique et les fermions (électron, muon, neutrino, quark) qui échangent dans un état asymétrique (spin 1/2).

C'est un schéma directeur pour te faire comprendre le principe, ceci dit c'est réfléchit - il me semble logiquement jusqu'à preuve du contraire - je suis ouverte à la discussion. Il faudrait détailler plus en profondeur et chronologiquement la mise en place et oeuvre des forces fondamentales, le rôle de la gravitation, les photons, les particules de lumière qui n'ont pas de masse, l'électron (la plus petite particule de la matière produisant 1 courant électrique associé à un champ magnétique) et, franchement, présentement c'est au-dessus de mes forces lol il faudrait que j'étudie la physique des particules et la mécanique quantique de très très près.

C'est pas impossible que je fasse un post plus tard en traquant la particule au plus près en faisant une chronologie des 4 forces fondamentales mais c'est assez titanesque comme projet lol

Pour comprendre la formation de l'Univers il faut sans cesse ZOOMER, zoom avant et zoom arrière. TOUT contient tout et tout est dans TOUT, un kaléidoscope.

Mais di don, c'est qui ou quoi qu'à déclenché ce foutu Big Bang de mes d..x ? ;-)

Le big framboise (atome), par un "beau matin" (ineptie) s'est dit : j'en ai ma claque de me regarder le nombril, j'ai trop chaud, un peu de fraîcheur ne me fera pas de mal. Vachement intelligent ce big atome. :roll: :Y-9:

Mimata, tu me surprends ....
Le principe de l'expérimentation dans le LHC c'est précisément la collision de 2 particules élémentaires : le proton et le neutron (des hadrons), d'où le "collisionneur hadronique".

A propos de ta remarque sur la vitesse de la lumière : si dans la Théorie de la Relativité Générale, la vitesse de la lumière est constante, ce qui ne remettrait pas en cause la Relativité Générale d'Albert Einstein,

l'est elle dans des espaces restreints dits discrets de la Relativité Restreinte, des espaces de phases de la physique quantique ? L'avenir nous le dira mais le sujet suscite de plus en plus d'interrogations chez les physiciens de la physique quantique (la lumière à des vitesses supra-luminiques véhiculée par le tachyon) ?????, le tachyon prédit par la Théorie de la Relativité Restreinte pourrait violer cette même théorie qui le prédit et remettre en cause le principe de la causalité. Je l'expliquerais en disant que le tachyon se déplaçant à une vitesse supra-luminique peut, - peut être - un corpuscule (???) - "chevaucher ou doubler, densifier" le photon, d'où une modification de l'état du photon qui modifierait la vitesse de la lumière dans des espaces restreints (à des géométries d'échelles quantiques). Ce qui me pose problème c'est que le photon a une masse nulle (???). Là, je sèche.

Ce qui me conforte et me permet de douter de la vitesse constante de la lumière dans des espaces restreints c'est l'expérimentation d'une paire de photons dans la téléportation quantique (100.000 fois plus rapide que la vitesse de la lumière).
Dans le transfert des états quantiques de la lumière, la lumière change et acquiert des états différents. Le tachyon prédit pourrait peut être révolutionner l'idée de la constance de la lumière (à petites échelles).

Je t'avoue que j'ai un doute depuis un bon moment sur la constance de la vitesse de la lumière dans ces espaces de phases confinés. A suivre l'actualité ...

Ceci dit, je ne suis pas physicienne ni Albert Einstein mais, cependant, ça m'interpelle.

[manuelarm]

Oui, c'est possible les fluctuations quantiques permettent de créer des particules, il est vrai que l'on parle de particule virtuelle, mais il y a toutes les particules messagère comme les gluons, les bosons intermédiaires (W+,W-, Z) qui prélève de l'énergie au vide pendant une très petite fraction seconde (ce que permet le principe d'Heisenberg) ce qui permet une petite violation du principe de la conservation de l'énergie.

[GAIA]

Oui c'est possible, quoi, le changement d'état de la vitesse de la lumière dans les petites échelles ?
Je pense que c'est le problème number one de la non unification des théories, la constance de la vitesse de la lumière. Pour l'instant c'est considéré comme une hérésie vu que ce n'est pas communément admis mais faut laisser la porte ouverte à des hypothèses de travail.

Est ce que tu aurais pu nous faire un autre post sur la théorie d'Alain Connes, la géométrie non commutative ?