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Top 10 des théories sur l'énergie noire
L'humanité a amassé une énorme quantité d'informations sur notre univers et son fonctionnement. Nous sommes fiers d’être l’espèce la plus intelligente de la Terre et, jusqu’à présent, la plus capable de l’univers.
Cependant, les informations dont nous disposons sur la structure de notre univers sont dérivées des 4% que nous pouvons observer, mesurer et analyser - une matière ordinaire et régulière. Les 96% restants sont des objets «sombres». Il fait nuit parce que nous ne le savons pas (et parce que les physiciens ont tendance à manquer de créativité dans le service des noms).
De ce 96%, environ 68% est de l'énergie noire. Cela en fait le composant le plus important de l'univers et, à l'heure actuelle, le plus mystérieux. Des milliers de scientifiques du monde entier s'emploient à déchiffrer cette énergie mystérieuse qui semble guider la manière dont notre univers crée de grandes structures.
Sans énergie noire, notre univers finirait par se retrouver dans un «Big Crunch» - un destin dominé par la gravité où l'univers s'effondrera rapidement en lui-même. Donc, bien que nous ne sachions pas ce qu'est l'énergie noire, nous devrions être reconnaissants qu'elle soit là.
Voici les 10 principales théories sur ce que pourrait être l’énergie noire et ce que chaque scénario peut nous apprendre sur le destin de notre univers.
Crédit d'image présenté: National Geographic10 C’est une propriété de l’espace
Cette théorie est dérivée de la théorie de la gravitation d'Einstein, plus précisément du fait que «l'espace vide» peut avoir sa propre énergie, surnommée «la constante cosmologique». Einstein pensait également que l'espace pouvait naître de rien et créer plus d'espace. plus d’énergie peut donc être retenue en son sein.
Cela expliquerait l'expansion rapide de l'univers observé. Ce genre d'univers continuerait à s'étendre pour toujours jusqu'à ce que chaque objet de l'univers soit si loin de tout autre objet que tout finisse dans l'obscurité.
9 théorie de tout
Beaucoup d'astronomes pensent que la recherche de l'énergie noire est vaine. Au lieu de cela, ils expliquent que trouver la «théorie de tout» insaisissable (pas le film de Stephen Hawking) résoudrait naturellement le problème de l'énergie noire.
Cette théorie devrait pouvoir expliquer le comportement de tous les objets de l'univers, du très grand au incroyablement petit. Pour l'instant, nos théories sur le fonctionnement de l'univers sont divisées en théories à grande échelle (comme la théorie de la gravité) et en théories à petite échelle (comme la mécanique quantique).
Bien que la résolution du problème de l'énergie noire de cette manière soit logique, il est impossible de trouver cette théorie, même pour les esprits les plus brillants de la physique. Les lois normales de la physique semblent «s'effondrer» quand on atteint le niveau quantique. Mais hélas, la recherche continue.
8 Il crée une nouvelle force fondamentale
Les forces fondamentales que nous connaissons (gravité, électromagnétisme, force faible et force forte) agissent toutes dans des plages différentes. Certains n'affectent que des objets de taille atomique, tandis que d'autres provoquent les mouvements des planètes et provoquent la formation de galaxies.
Cette théorie de l'énergie noire affirme qu'il existe une force fondamentale non encore trouvée qui agit à des échelles énormes et qui ne peut être observée que lorsque l'univers atteint une certaine taille. Cela fonctionnerait pour s'opposer à la gravité et ainsi éloigner les objets de l'univers les uns des autres.
Les scientifiques soutiennent que cette force agissant à grande échelle, nous ne l'avons pas encore rencontrée dans notre vie quotidienne et que les mesures effectuées sur Terre ne peuvent en être affectées. Personne ne sait vraiment si cette force serait temporaire ou permanente. Cependant, en fonction de cela, l’univers s’étendrait soit à jamais et deviendrait froid, soit se dilaterait et se contracter périodiquement pour le reste du temps.
7 La théorie de la gravité d'Einstein est fausse
Essayez de dire à l'un des physiciens les plus intelligents qui ait jamais vécu que sa théorie (sans doute) la plus célèbre est fausse… beurk. La théorie de la relativité d'Einstein stipule que chaque corps de l'univers est attiré par tout autre corps, la force de cette attraction dépendant uniquement de la masse des objets et de la distance entre leurs centres.
Cependant, certains physiciens ont fait valoir que cette théorie pourrait être incorrecte et ont développé de nouvelles théories de la gravité pour expliquer l'énergie noire. Dans ces théories, ils inversent les effets de la gravité à grande échelle pour que les objets se repoussent.
Bien que ces théories n'aient pas beaucoup de fondement expérimental (puisque le modèle de gravité d'Einstein a assez bien fonctionné pour nous jusqu'à présent), elles expliqueraient pourquoi l'univers est en expansion. Grâce à ces nouveaux modèles de gravitation, notre univers atteindrait à nouveau un état de froide obscurité après un état d'expansion rapide.
Dilatation 6 fois
Si vous avez déjà vu le film Interstellaire, vous avez probablement entendu parler de la dilatation du temps. C'est un phénomène qui se produit lorsque les objets se déplaçant près de la vitesse de la lumière subissent un ralentissement du temps.
C'est la même idée présentée dans le paradoxe des jumeaux, où un jumeau embarque dans un vaisseau spatial qui se déplace presque à la vitesse de la lumière pendant que son frère reste sur Terre. Quand ils se retrouvent après des années de séparation, le jumeau sur Terre est nettement plus âgé que son frère astronaute.
Un article récent d'Edward Kipreos, professeur à l'Université de Géorgie, affirme que seul l'objet en mouvement subit une dilatation temporelle. (Habituellement, la personne qui observe l'objet qui se déplace rapidement en subit également les effets.)
Cela signifierait que le temps passait plus vite dans le passé. Cela élimine le besoin d'avoir une force ou une substance répulsive, car l'expansion apparente de l'univers serait une simple erreur de calcul des distances affectées par la dilatation du temps.
Si cette théorie était vraie, elle contredirait non seulement une autre des théories célèbres d'Einstein (sa théorie de la relativité restreinte), mais impliquerait également que notre univers continuerait à se développer en raison des effets de la constante de Hubble.
5 Une nouvelle particule exotique
L'idée de particules et de champs existe depuis des siècles. Nous savons qu'un électron crée un champ électrique et récemment, le champ gravitationnel a été associé à la "particule de force gravitationnelle" du graviton ". Les physiciens et théoriciens des particules sont à l'aise avec l'idée que l'énergie d'un champ particulier doit être transmise par sa particule de force au lieu de par le champ lui-même.
Ce concept peut être traduit en énergie noire, la matière noire (les 27% restants de l'univers) constituant sa particule de force. Cette idée semble plausible, notamment parce que certaines particules de force sont inobservables, comme le graviton. Cependant, il y a peu de preuves à l'appui de cette théorie car nous n'avons trouvé aucun moyen de mesurer les propriétés associées à l'énergie noire ou à la matière noire jusqu'à présent.
4 f (R) Théories
Les théories f (R) sont des modèles de la courbure actuelle de l'univers (la courbure étant notée R). En 2007, des chercheurs de l'Université de Chicago ont montré que, avec une valeur spécifique de R, il est créé un modèle de l'univers dans lequel l'énergie noire n'est pas nécessaire pour expliquer l'expansion de l'univers.
Ce type d’univers se réduit d’une manière qui minimise sa courbure globale tout en produisant une force supplémentaire semblable à la gravité, capable d’attirer ou de repousser les objets, en fonction d’un ensemble de conditions.
Les théoriciens de l'Université de Chicago s'accordent pour dire que pour que cette théorie soit valable, la force supplémentaire doit disparaître là où la gravité est relativement forte (par exemple à l'échelle des planètes et des galaxies) et n'apparaître que sur la plus grande des échelles. Une équipe d’astronomes de l’Université de Pékin a commencé à prendre des mesures de grappes pour voir si cette théorie de f (R) pourrait être une description correcte de notre univers.
3 multivers et le principe anthropique
L'un des plus grands échecs de la physique moderne est la prédiction de la valeur réelle de l'énergie noire. La théorie quantique prédit un très petit nombre, mais les physiciens ont calculé un nombre plus de 10 fois plus grand! (Cette valeur mesurée de l'énergie noire est la constante cosmologique, identique à celle du point 10 de cette liste.)
C’est là que le principe anthropique entre en jeu: l’idée que les constantes fondamentales de la physique et de la chimie (telles que la vitesse de la lumière, la constante de gravitation, etc.) conviennent parfaitement pour soutenir la vie dans notre univers particulier, mais peuvent avoir des valeurs différentes. dans d'autres univers. Dans un ensemble infini d'univers parallèles, il ne semble pas improbable que notre univers se trouve être celui qui a la valeur correcte de l'énergie noire pour permettre la formation de la vie.
2 particules virtuelles
La mécanique quantique est bizarre. Cela permet aux choses de faire leur apparition et de les faire disparaître, détruisant chaque concept que nous apprenons en physique au lycée. («La matière ne peut être ni créée ni détruite», avons-nous marmonné.)
Cette théorie utilise l'idée de particules virtuelles - de petits morceaux de matière qui n'apparaissent que pour de petites instances puis disparaissent. Cette apparition constante et cette disparition de particules libèrent de l'énergie car la matière est convertie en énergie lorsque ces particules disparaissent.
Les physiciens pensent que c'est ainsi que l'espace lui-même peut atteindre suffisamment d'énergie continue pour créer une «pression négative» provoquant l'expansion de l'univers. Si cette théorie est vraie, l’énergie gagnée par ces particules virtuelles pourrait être la mystérieuse énergie noire et notre univers continuerait à s’étendre aussi longtemps que ce processus se produirait.
1 Quintessence
Le nombre de théories figurant sur cette liste montre à quel point nous sommes loin de comprendre les deux tiers de notre univers. Jusqu'à présent, chaque théorie a eu d'énormes implications pour le destin de l'univers ou pour le pauvre Einstein.
Le déchiffrement de l'énergie noire pourrait ouvrir la voie à une toute nouvelle branche de la physique ou changer radicalement celles existantes. C’est pourquoi tant de physiciens et d’astronomes s’interrogent aujourd’hui sur cette «mystérieuse substance obscure» qui guide l’évolution de notre univers.
Cette dernière théorie de l'énergie noire est, de loin, la plus étrange. Un univers dominé par la «quintessence» est un univers rempli de «fluide énergétique». D'autres physiciens aiment appeler cette énergie «énergie fantôme».
L’idée sous-jacente est que la quintessence varie avec le temps et l’endroit et que sa densité énergétique augmente avec le temps. Cet univers rencontrerait un destin violent que les physiciens appellent un «Big Rip» (encore une fois, avec l'appellation très littérale), dans lequel l'univers exploserait littéralement, les atomes ne pouvant suivre la vitesse à laquelle ils sont séparés et étirés.
Tout dans et hors de la vue serait effacé. L'univers serait sortir avec un bang.