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  • Comment le rayon hawking peut-il être émis? (Théorie)

  • Vos questions sur les trous noirs et tous les mystères : univers parallèles, trous de vers, etc.
Vos questions sur les trous noirs et tous les mystères : univers parallèles, trous de vers, etc.
 #33531    par Flyne
 samedi 31 janvier 2015 à 06:39
Bonjour, je voudrais savoir ce que vous penser du rayonnement hawking. Comment pensez-vous qu'il peut ''sortir'' d'un trou noir? Merci d'avance Y-43
 #33540    par bongo
 dimanche 1 février 2015 à 11:51
C'est un peu compliqué à expliquer, mais c'est lié à ce que l'on appelle les fluctuations quantiques du vide. Spontanément, il y a des paires de particules et antiparticules qui surgissent de nulle part, et qui s'annihile sans laisser de trace.

Cependant, en présence d'un horizon des événements cela se passe différemment. Une paire peut apparaître juste au dessus de l'horizon. La particule s'éloigne du trou noir, tandis que l'autre paire tombe dans l'horizon des événements. Cette particule est accélérée par le champ de gravitation du trou noir, et lui prélève un peu d'énergie. Elle va s'annihiler probablement au centre, du coup une particule est manquante dans le trou noir.

Donc au final, le bilan c'est qu'une particule manque au centre du trou noir, et une particule a l'air d'être émise au niveau de l'horizon. On a donc l'impression que le trou noir a émis une particule, ce qui n'est pas tout à fait exact. Le mécanisme se base sur une sorte d'effet tunnel.
 #33544    par Flyne
 lundi 2 février 2015 à 05:33
Merci beaucoup bongo pour cette réponse très complète, quoi que effectivement très complexe. Grâce au terme ''fluctuation du vide quantique'' j'ai pus aller m'informer et c'est bien plus clair. Permet moi donc d'en rajouter pour aider à la compréhension et n'hésite pas de me reprendre si je m'égare.

Ce que bongo essai de dire est qu'il est possible de retirer de l'énergie du vide en se basant sur la formule ΔEΔt>ℏ est la Constante de Planck. Pour ceux qui, comme moi, ne comprennent pas le mandarin cette équation signifie que le produit de la variation de l'énergie doit obligatoirement être supérieur à une valeur non nulle pendant une certaine durée. Mais comment? Hé bien c'est là que la formule de notre cher Einstein intervient: E=mc2 ! Donc, en empruntant de l'énergie du vide on crée des particules massiques. Ce mécanisme est à l'origine de création de particules virtuelles. Ainsi, en mécanique quantique, le vide est constitué de particules virtuelles qui apparaissent très brièvement avant de disparaître.

Sinon, revenons dans le sujet: le rayonnement hawking. Il est tout simplement l'énergie crée par le vide.
 #33546    par bongo
 lundi 2 février 2015 à 12:25
Flyne a écrit :Ce que bongo essai de dire est qu'il est possible de retirer de l'énergie du vide en se basant sur la formule ΔEΔt>ℏ est la Constante de Planck.
Euh non pas tout à fait.
Ce que je dis c’est que la conception du vide quantique n’est pas du tout le vide dont la plupart des gens ont en tête.

Vide classique :
Quand quelqu’un dit : mon frigo est vide, et bien, cela veut dire que le frigo ne contient pas ce qu’il est sensé contenir, c’est-à-dire des yaourts, de la nourriture etc… Ce vide n’est évidemment pas vide.

Vide physique :
Si on continue avec notre frigo, on peut enlever les rayons, le thermomètre etc… Il restera encore de l’air.
On peut enlever l’air grâce à une pompe à vide, ce ne sera toujours pas vide (en supposant qu’on peut atteindre 0 particule dans le frigo, et en supposant que les parois n’émettent pas de particules etc…).
Pour autant le frigo ne sera pas vide, il contient de la lumière.

Refroidissons la température pour atteindre le 0 absolu (donc plus de rayonnement thermique). Est-ce que le frigo est vide ?

Vide quantique :
Toujours pas !! Selon les lois de la physique quantique, le vide est le siège de ce que l’on appelle création et annihilation spontanée de particules virtuelles. En effet, il existe une équation : les relations d’incertitude de Heisenberg :
ΔEΔt>ℏ/2
Cette équation dit simplement que pour détecter une variation de quantité d’énergie ΔE, il faut une durée supérieure à Δt. Dit autrement, si une quantité d’énergie ΔE apparaît pendant une durée plus faible que Δt, il est physiquement impossible de la mettre directement en évidence.

Donc une quantité d’énergie peut être « empruntée » au vide, plus cette quantité est importante, plus vite elle doit être rendue. Cette quantité d’énergie va pouvoir se convertir en particules.
Comme ces particules sont inobservables, elles sont dites virtuelles.
Est-ce qu’elles existent ? Oui, il y a des manifestation physique de leur présence. D’ailleurs, on ne sait expliquer par exemple le décalage de Lamb, ou l’effet Casimir qu’en faisant intervenir des particules virtuelles.
Flyne a écrit :Sinon, revenons dans le sujet: le rayonnement hawking. Il est tout simplement l'énergie crée par le vide.
Non, il y a un contre-sens ici. Le rayonnement de Hawking est liée aux fluctuations quantiques du vide. Il n’y a pas de création d’énergie à partir du vide. Il y a si tu veux une sorte d’emprunt d’énergie au vide pour s’extirper du potentiel gravitationnel. Sauf qu’aucune particule ne peut franchir l’horizon, c’est pourquoi le mécanisme est un peu plus subtile que cela.

En fait une paire de particule/antiparticule est créée juste au-dessus de l’horizon des événements. Par les effets de marée, la paire va rapidement se séparer, la particule va s’éloigner du trou noir, et l’antiparticule va tomber dans le trou noir pour s’annihiler avec une particule.
La particule virtuelle qui quitte le trou noir devient réelle, et l’antiparticule qui tombe dans le trou noir reste virtuelle, et la particule avec laquelle elle s’annihile devient alors virtuelle. Puisque l’on ne peut pas voir les particules virtuelles, le bilan est comme si une particule quittait le centre du trou noir pour s’en éloigner.
Alors que dans la réalité aucune particule ne franchit l’horizon depuis l’intérieur du trou noir vers l’extérieur.
 #33550    par Flyne
 mardi 3 février 2015 à 04:25
Merci beaucoup. Mais il y a encore une affaire que je me demande. Elle sont quoi exactement? Elle sont comment? Comment peuvent-elle exister (si on peu appeler sa exister) si elle sont pas réelle. Car tu comprends que lorsque tu dis virtuel, moi je pense au jeu vidéo, ce qui est illogique.

Merci d'avance! 2-tongue
 #33554    par bongo
 mardi 3 février 2015 à 11:02
En fait une particule virtuelle, c'est exactement la même chose qu'une particule normale. Ca a exactement les mêmes propriétés. La seule différence est qu'elles apparaissent de manière si éphémère qu'elles sont inobservables, c'est pour ça qu'elles sont dites virtuelles.

Prenons un exemple, on considère un électron. En regardant de plus près, cet électron est entouré de paire de particules virtuelles, par exemple : un électron virtuel, et un positron virtuel.

Tu ne peux pas les observer, ils sont éphémères.
Donc l'électron qui apparaît, s'annihile avec le positron très rapidement.
De temps à autre, le positron virtuel rencontre l'électron réel, s'annihilent, et disparaissent. L'électron virtuel devient alors réel.

Mais vu de loin, ça ne fait aucune différence pour nous. Dans le tas, il y a un seul électron observable.

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