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Forme de l'Univers

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Message par Second-Trèfle le Lun 23 Fév 2009 - 20:29

Salut à tous !

Est-ce quelqu'un sait (ou pense savoir) quelle est la forme de l'Univers??? Comme il est (serait?) en expansion, je l'imaginerais plutôt comme une sphère: ai-je tort?

Merci.

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Message par Duche le Mar 24 Fév 2009 - 2:05

Le fait qu'il soit en expansion ne veut pas dire qu'il est forcément fini.
Une expansion ne veut pas nécessairement dire qu'il y a une frontière qui recule !

Pou illustrer cela, je vais prendre un petit exemple.
Tu connais bien les nombres entiers:
... -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 ...
C'est un ensemble qui est bien infini.

Imagine que toutes les heures, je multiplie chacun des entier par 2, j'obtiens après une heure:
... -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 ...
après 2 heures:
... -24 -20 -16 -12 -8 -4 0 2 4 6 8 10 12 ...
après 3 heures:
... -48 -40 -32 -24 -16 -8 0 8 16 24 32 40 48 ...

A chaque fois, la différence entre deux nombres successifs grandit, et elle grandit de plus en plus. Si tu compare cette différence à la distance entre les galaxies par exemple, c'est bien un ensemble infini, qui est tout de même en expansion.

C'est plutôt cette vision là que les physiciens ont de l'espace il me semble.

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Message par R1 le Mar 24 Fév 2009 - 5:41

Je pense que c'est un peu ça en effet.
Après le truc c'est que tu peux toujours dire que l'univers que l'on peut observer actuellement et qui a pu à un moment interagir avec "nous" se trouve très grossièrement dans une sphère de rayon c*l'âge de l'univers, ce qui se rapproche de ce que disais Second-Trèfle.
Après, dans l'absolu la question de la forme d'un truc infini a-t-elle vraiment un sens ?
^^

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Message par irina le Mar 24 Fév 2009 - 8:30

J'ai pensé à Jean-Pierre LUMINET parce que j'ai lu ou plus-tôt écouter récemment son livre La forme de l'univers :
http://www.numilog.com/fiche_livre.asp?PID=53383
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Message par Second-Trèfle le Mar 24 Fév 2009 - 20:37

Mh... Toujours aussi complexes, les questions sur l'Univers ^^. Merci

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Message par irina le Mer 25 Fév 2009 - 9:11

Tien d'ailleurs ça me rapelle ce qu'on avait dis dans ce fil :
https://etudiant-scientific.forumactif.com/astronomie-astrophysique-f13/infini-t1580.htm
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Message par porteuris le Ven 20 Mar 2009 - 13:44

Sur le sujet de l'expansion comment s'explique alors le big bang je veux dire comment un univers ayant une naissance puisse être infini c'est vrai au moment du big bang il était fini Very Happy non? à partir de la il ne peut jamais atteindre l'infini n'y aurait t'il pas un univers infini qui englobe notre univers fini (euh... qu'est ce que je raconte moi... mal de crane... BUG! BUG!)
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Message par Duche le Ven 20 Mar 2009 - 14:00

L'idée du Big Bang comme l'émergence de la matière en un point a été abandonnée depuis quelques années déjà.
Les physiciens le voient plutôt comme une création de la matière "un peu partout à la fois".

Pour résumer ce que je crois être l'idée actuelle (R1 corrige moi si je me trompe hein !)
On a pu constater qu'il y a ce qu'on appelle des "fluctuations du vide". Mais qu'est-ce que c'est que ça Duche ? Mr. Green
Le vide absolu du point de vue de la matière existe bel et bien, cependant, il reste toujours une énergie très faible et diffuse au sein du vide. Le vide énergétique lui n'existe pas, et l'énergie d'un système, même localement, ne peut tomber au zéro absolu. Cependant, il existe dans ce vide des fluctuations, c'est le nom que l'on donne lorsque tout d'un coup, du vide absolu, jailli une particule et son antiparticule, nées de l'énergie diffuse présente dans le vide. Ces deux particules s'annihilent immédiatement, et retourne à de l'énergie.
Les scientifiques pensent que le big-bang pourrait être le résultat d'un phénomène similaire: le vide et des fluctuations qui tout d'un coup dégénères: pour une raison les particule élémentaires créées ne s'annihilent plus et se séparent, créant ainsi d'un côté de la matière, de l'autre de l'antimatière. Cela se produisant un peu partout, l'univers naquis.

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Message par porteuris le Ven 20 Mar 2009 - 14:27

Hoouuaaahhh!! je savais pas merci Very Happy (Duche est-il une machine ou etre humain ayant la capacité de mangé des encyclopédie au ptit dej' pour ensuite savoir tout ce qu'il y a dedans ?? celà reste un mystere ^^)
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Message par Duche le Ven 20 Mar 2009 - 15:52

Je suis un cylon !

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Message par Kuro le Ven 20 Mar 2009 - 16:12

Je n'ai lu qu'une toute petite partie du sujet, et de plus je n'ai pas réfléchi sur le sujet depuis longtemps mais j'ai une petite idée ...

Bien que je ne pense pas ce que je dit, c'est une hypothèse en quelque sorte que je vais poser:

Si on considère que la matière à l'état le plus primitif, c'est à dire approximativement à partir des atomes, en passant par les quarks, en arrivant à la théorie de Garrett Lisi ( soit en gros l'E8 ) est décrite par une forme circulaire, on pourrait peut être venir à penser que la matière à son état le plus imposant est aussi sous forme circulaire ...

ou bien on pourrait pensé l'inverse, que justement cela se dégénère plus on grossi, et donc plus cela deviens n'importe quoi ! ^^

Mais ça c'est si on pense dans l'unité, sur une sorte de centralisation, mais bon à mon avis c'est en effet plus des fluctuations un peu partout, mais des fluctuations qui sont peu être régit par ce principe.

Je n'ai pas les connaissance pour comprendre la théorie de Garret lisi, mais il me semble que justement elle décrit les fluctuations possibles ! Dites le moi si je me trompe !
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Message par irina le Sam 21 Mar 2009 - 9:17

Tu peut traduir, s'il te plais ? Je n'ai rien compris. C'est quoi l'état primitif de la matière ? Mais surtout c'est quoi l'état le plus imposant de la matière ? Je ne conais pas la théorie de Garett Lisi.
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Message par Kuro le Sam 21 Mar 2009 - 9:36

irina a écrit:Tu peut traduir, s'il te plais ? Je n'ai rien compris. C'est quoi l'état primitif de la matière ? Mais surtout c'est quoi l'état le plus imposant de la matière ? Je ne conais pas la théorie de Garett Lisi.

Excuse moi, je n'ai en effet pas du être claire, quand je dit l'état le plus primitif de la matière c'est une "image" pour parler de la matière à l'état que l'on conçoit comme le plus simple, pour oposer à un état macroscopique ou la matière ce structure ! Donc l'état le plus imposant se serait l'univers, les planètes ... etc

C'est étonnant que tu ne connaisse pas la théorie de Garret Lisi, c'est un scientifique indépendant Américain qui à selon lui découvert la théorie du tout ... il la d'ailleurs nommé "Une théorie du Tout exeptionnellement simple", bref, en gros elle décrit les interactions entre les particules élémentaires, notamment grâce à un diagramme qui correspond au groupe de Lee, l'E8 ... Enfin si tu veus en savoir plus :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Antony_Garrett_Lisi
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Message par irina le Sam 21 Mar 2009 - 10:39

Merci
On apprend pas ce genr de truc à la fac en tout cas jusqu'à là oû je me suis arrêtée, c'est-à-dir à la mécanique quantique et la physique statistique. Et en dehors j'apprend surtout des trucs par hazare et je ne suis jamais tombée sur cette théorie. En ce moment je cherche plus-tôt des infos pour esseyer de me comprendre et pour définir qu'elles sont mes envies, me trouver un projet de vie. J'ai un peut lâcher la physique à cause de la fac que je ne supporte plus.
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Message par Duche le Dim 22 Mar 2009 - 2:05

Justement, si cette théorie était un peu fondée, on en parlerait à la fac lol!

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Message par R1 le Dim 22 Mar 2009 - 3:40

Si je peux me permettre d'essayer d'éclaircir un peu quelques points (en espérant ne pas produire l'effet inverse) :

Par rapport à ce que disait Duche :
Quand on parle du vide, on peut le voir comme simplement l'absence totale de matière et de rayonnement, mais pour en discuter les propriétés on est obligés de considérer le "vide" comme l'objet portant ce nom qu'on définit en théorie quantique des champs, les 2 ne peuvent pas être considérés séparément, ce qui rend l'analyse des propriétés du vide assez hardue avec juste des mots.
Ce vide possédant une définition précise en physique a la facheuse particularité de ne contenir aucun objet, mais d'avoir une certaine énergie non nulle, le problème étant que dans un modèle où on prend en compte tous les degrés de liberté de notre univers, cette énergie est infinie, mais la question n'est pas celle là ici.

Séparément de cette énergie du vide, un autre concept peut être invoqué pour expliquer la création de paires particule-antiparticule à partir de rien : les inégalités d'Heisenberg. En gros ce principe d'incertitude, comme il est aussi appelé, dit que si on caractérise un système sur un temps dt donné, alors la valeur de son énergie n'est connue qu'à un dE près, les 2 devant respecter l'inégalité : dE*dt > h/2Pi, h étant la constante de Planck.
Conclusion : si on considère un système bien défini pendant un temps très long, son énergie est fixée très précisément. Mais inversement, sur un temps très court, la variation d'énergie susceptible d'exister dans ce système peut être immense. La création de paires vient de ce constat : pendant un temps très court, on peut violer la conservation de l'énergie et créer des paires qui vont s'annihiler extrèmement vite.

Tout cela parait abstrait, et ça l'est en fait car ces paires particule-antiparticule ne se baladent jamais réellement séparées dans l'espace, elles n'ont qu'une existence abstraite pendant des temps impossibles à étudier à notre échelle, et n'apparaissent jamais directement. Cependant (car sinon vous allez me dire mais à ce moment là elles servent à rien en gros, on peut juste les oublier) elles ont leur importance quand on veut faire des calculs de théorie des champs.
En gros, une des idées de base de la théorie quantique est que, lorsque plusieurs phénomènes sont susceptibles d'arriver, on ne décrit pas ça théoriquement par "soit l'un arrive et ça produit ça, soit l'autre et ça produit ça", mais par un seul résultat donné par "l'un arrive avec probabilité p, l'autre avec probabilité q, etc, et le produit est une "superposition" de tous les résultats possibles". Donc si on veut calculer des grandeurs physiques concernant le vide par exemple, si on oublie ces fluctuations on a tout faux, car elles arrivent avec une certaine probabilité, et donc elles ont une influence sur le résultat physique final que l'on veut calculer ...

Concernant le déséquilibre entre matière et antimatière je ne peux pas en dire beaucoup plus, mais en gros oui on constate qu'au départ normalement les deux auraient du être produites en même quantité, et pourtant aujourd'hui la matière semble l'avoir emporté, sans qu'on sache vraiment pourquoi, mais c'est ça qui a permis à des structures de matière stables de se former sans être annihilées ...


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Message par R1 le Dim 22 Mar 2009 - 4:17

Voilà désolé pour la longueur du message précédent ^^

Concernant ce que disait Kuro :
Comment dire que les composants ultimes de la matière doivent être ronds ??? Ce n'est qu'une vision de l'esprit, due au fait que quand on fait des dessins d'atomes on représente les protons par des cercles en gros !

Les quarks n'ont aucune raison d'être circulaires, deux raisons pour cela : d'une part ils sont à une échelle de taille tellement petite qu'il est complètement impossible de les distinguer réellement, déjà mettre indirectement en évidence leur existence a été difficile ! Ils sont avant tout nés d'une supposition, qui permettait d'expliquer de façon cohérente certains résultats physiques observés, mais n'ont jamais été et ne seront jamais observés directement.
La raison pour cette fin de phrase catégorique, et mon deuxième argument, est un peu plus difficile à comprendre : un quark ne peut physiquement pas être isolé ! Les lois qui régissent les interactions entre quarks sont telles qu'il est physiquement impossible de prendre un quark d'un noyau, l'en sortir et l'étudier, même avec des milliers d'années de plus d'avance technologique. En fait ce qui se passe c'est que si dans un noyau tu prends un quark et tu tires dessus, plus tu l'éloignes de ses copains, plus leur interaction mutuelle est forte. Résultat après une certaine distance, la force d'interaction est suffisante pour carrément créer une paire quark-antiquark spontanément, et tu te retrouves avec d'un côté le quark que tu voulais auquel est attaché un antiquark, et de l'autre un nouveau quark qui s'en va rejoindre les autres. Donc tu ne pourras jamais avoir un quark seul à observer pour dire de quelle forme il est ^^

Quant à l'univers, disons que ça risque d'être dur pour qui que ce soit de répondre à quelle forme il a...

Concernant la théorie de Garrett Lisi, je n'en sais pas grand chose, mais comme je ne vois pas trop ce qu'elle venait faire dans ton argument je vais essayer d'en dire le peu que je sais : Garrett Lisi est un physicien américain un peu hors du commun, qui ne travaille dans aucune équipe ni pour aucun organisme : il a juste bossé sa petite théorie tranquille dans son coin entre deux séances de surf, et a clamé il y a peu avoir finalement découvert quelque chose que l'ensemble de la communauté scientifique (même hors de la physique) attend ou essaye de trouver : une théorie du tout. Le fait qu'il soit un peu marginal, et bien sûr le fait que jusqu'ici tout le monde s'arrache les cheveux sur ce problème sans arriver à rien a fait que l'article qu'il a publié a été longuement critiqué, et qu'il faudra de toutes façons un long moment avant de pouvoir en vérifier l'intégralité, ou l'invalider.

Mais à propos commencçons par le début, c'est-à-dire la théorie du tout : ce que tous les physciens aimeraient bien voir apparaitre est en fait un moyen de décrire théoriquement dans un cadre unique toutes les interactions élémentaires connues. Pour l'instant un modèle théorique cohérent permet de décrire d'une même manière les interactions forte, faible et électromagnétique. Comme vous le savez peut-être déjà, le problème vient de la force gravitationnelle, qui jusqu'ici se refusait à être décrite dans un même formalisme que les 3 autres.
Pour préciser un peu les enjeux de cela, qui ressemble un peu à un jeu étrange, il faut savoir que pour l'instant on a en gros 2 types de problèmes : les problèmes faisant intervenir la gravitation et donc la relativité générale (astrophysique, etc ...), et ceux qui ne font intervenir que les autres forces. Et actuellement on a deux approches complètement différentes de ces deux types de problèmes : on commence par déterminer à quelle classe appartient le problème qu'on veut régler, puis on sort l'arsenal théorique qui nous permet de résoudre, qui n'est pas du tout le même dans les 2 cas. Deux conclusions : pour les problèmes qui font intervenir un peu tout à la fois c'est vraiment pas pratique, et en plus on se retrouve avec 2 théories complètement séparées, faisant chacune intervenir ses petits paramètres bien à elle, ses constantes, etc...

Une théorie du tout signifie qu'on pourrait oublier tout ça : quel que soit le problème à traiter il pourrait l'être par un outil universel, et qui plus est, enjeu majeur, cela rassemblerait surtout les paramètres des 2 théories en une seule. Plus clairement on aurait des prévisions théoriques pour les relations entre les paramètres de la force gravitationnelle et les constantes électromagnétiques par exemple, et cela est extrèmement fort ! Un lien entre ces différents paramètres serait assez facilement vérifiable puisqu'on connait bien les valeurs des constantes des différentes théories, et donc permettrait d'être sûr de la qualité de la théorie, et ensuite de l'utiliser pour faire des prédictions sur des valeurs que l'on ne connait pas encore.

Voilà en gros en quoi consiste la course à la théorie du tout, et Garrett Lisi a publié dans son article une possible combinaison de toutes ces théories dans un même cadre mathématique décrit par le groupe de lie E8, mais qui reste à tester car il a lui-même reconnu qu'elle avait quelques problèmes.

Il faut quand même reconnaitre que la théorie des cordes est un essai planétaire pour résoudre ce problème sur lequel nombre de physiciens bossent et qui ne marche toujours pas vraiment, et lui tout seul a réussi à produire quelque chose qui, si ce n'est pas la théorie du tout, est quand même suffisamment bien pensé pour qu'en 2 ans maintenant elle n'ait pas été rejetée comme complètement fausse, moi je dis bravo !
Alors bon si vous n'en entendez pas parler à la fac, c'est simplement parce que pour l'instant elle est en "phase de test", et quand bien même cela aboutirait, cela fera du bruit dans les journaux de vulgarisation scientifique, mais une vraie étude de la théorie relèvera sans doute plutôt d'une thèse de physique théorique ...


Dernière édition par R1 le Dim 22 Mar 2009 - 17:57, édité 1 fois

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Message par R1 le Dim 22 Mar 2009 - 4:19

Bon ok la prochaine fois j'éviterai d'écrire désolé pour la longueur du message précédent avant d'avoir écrit le suivant ^^
Désolé pour ceux que la longueur de texte rebutera ...
Si vous vous posez des questions, n'hésitez pas, même si je pense être capable de répondre à un très faible pourcentage d'entre elles de façon satisfaisante !

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Message par Kuro le Dim 22 Mar 2009 - 12:03

Personnellement cela ne m'a pas rebuté, mais si tu pouvais faire plus de paragraphe se serais bien ^^ ou du moins plus espacés, pour pas que cela fasse "bloc".

Sinon, je n'ai pas insinué que les composants de la matière doivent être rond, enfin si peu être, mais je me suis mal exprimé. Donc je recommence, pour en revenir au sujet...

Il est aisé de penser que l'univers pourrait avoir une forme circulaire, car dans beaucoup de principe physique, du moins ceux que je connais, il est question de centre ... qui dit centre, dit interactions circulaires, ou du moins elliptiques, donc plus ou moins parabolique, circulaire ou hyperbolique ... cela peu ce voir dans la théorie de A. Garret Lisi (d'où le fait que j'en parle), dans l'interaction gravitationnel, ... bref il y a beaucoup d'interractions centrales ... que ce soit à une petite échelle ou a une grande, donc on pourrait venir à penser que l'univers tend à être centrale ou elliptique ...

Sur A. Garret Lisi, je tiens à rajouter que sa théorie se base sur le groupe E8, qui à ce que j'ai lue est un objet mathématique des plus compliqué qui viens d'être comprit par un groupe de mathématicien que très récemment !


Dernière édition par Kuro le Dim 22 Mar 2009 - 13:37, édité 1 fois
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Message par Duche le Dim 22 Mar 2009 - 12:57

R1 a écrit:
Tout cela parait abstrait, et ça l'est en fait car ces paires particule-antiparticule ne se baladent jamais réellement séparées dans l'espace, elles n'ont qu'une existence abstraite pendant des temps impossibles à étudier à notre échelle, et n'apparaissent jamais directement. Cependant (car sinon vous allez me dire mais à ce moment là elles servent à rien en gros, on peut juste les oublier) elles ont leur importance quand on veut faire des calculs de théorie des champs.

Hawking pense que le rayonnement des trous noirs provient justement de ces fluctuations qui se produisent juste à l'horizon du trou noir, provoquant l'aspiration de l'antiparticule et laissant libre la particule qui peut alors nous parvenir s'il s'agit d'un photon par exemple.

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Message par R1 le Dim 22 Mar 2009 - 18:09

@ Kuro : merci pour le conseil, j'ai essayé d'espacer un peu tout ça, la mise en page première était un peu barbare parce que j'ai écrit d'un trait.
Je suis d'accord avec toi que des trucs tels qu'interaction de type central sont importants en physique, mais d'une part comme tu l'as bien dit ils ne signifient pas forcément un résultat de forme circulaire, et d'autre part il faut faire attention à ne pas généraliser, il existe quand même des interactions beaucoup plus tordues que celles-là, en particulier au niveau des particules élémentaires ^^. Mais c'est clair qu'il est tentant de dire que des formes comme le cercle semblent être courantes dans la nature, et attirantes par leur côté "parfait", mais je rappellerai juste que c'est ça qui a par exemple mené les scientifiques pendant des siècles sur la fausse piste des orbites circulaires pour les planètes, avant que Kepler ne montre de façon convaincante que ce fameux cercle parfait devait être remplacé par une ellipse ! Donc bon d'ici qu'on finisse par se rendre compte que l'univers est plus ou moins représenté par un trapèze rectangle il n'y a pas non plus des kilomètres (je blague bien sûr Smile ).
@Duche : Oui j'ai lu quelque chose qui se rapprochait de ça aussi, mais vraiment très bref, et ça dépasse de loin mes compétences, donc j'avoue que là je suis incapable de donner le moindre détail supplémentaire !

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Message par irina le Dim 22 Mar 2009 - 18:20

Il me semble qu'il y a aussi des antiparticules qui apparessent au bord des trous noirs et en s'annihilan avec des particules elles créent des photons. Pourquoi ça ne fonctionnerai que dans un sens ? Là ce serai la particule qui tomberai dans le trou noir.
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Message par porteuris le Lun 23 Mar 2009 - 12:03

irina a écrit:Il me semble qu'il y a aussi des antiparticules qui apparessent au bord des trous noirs et en s'annihilan avec des particules elles créent des photons. Pourquoi ça ne fonctionnerai que dans un sens ? Là ce serai la particule qui tomberai dans le trou noir.

tu pourrait être plus claire??? je ne comprend pas bien le sens de la question
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Message par irina le Lun 23 Mar 2009 - 12:54

Duche a écrit:Hawking pense que le rayonnement des trous noirs provient justement de ces fluctuations qui se produisent juste à l'horizon du trou noir, provoquant l'aspiration de l'antiparticule et laissant libre la particule qui peut alors nous parvenir s'il s'agit d'un photon par exemple.

Ce que je disai c'est que ça peut être la particule qui peut être aspirée par le trou noir et l'antiparticule qui reste libre. Ce que je demandai c'est pourquoi les particules seulement pouraient être libre. Ce n'est pas vraiment une vrai question.

Les photons sont à la fois des particules et des antiparticules.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Antiparticule
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Message par porteuris le Lun 23 Mar 2009 - 13:06

Rolling Eyes effectivement c'est étrange comme question ^^
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Message par irina le Lun 23 Mar 2009 - 13:25

A l'horizon (au rayon de Schwarzschild) d'un trou noir, le champ gravitationnel est très fort. Ainsi, si une paire particule-antiparticule se crée justement à cet endroit, il est possible que l'une tombe dans le trou noir et que l'autre parvienne à se libérer. Vu de l'extérieur, le trou noir émet une particule (ou une antiparticule). Si celle-ci rencontre son antiparticule formée de la même manière, elles se recombinent et forme un photon . C'est ce qu'on appelle le rayonnement de Hawking

source :
http://florenaud.free.fr/Hawking.php

Des infos aussi là :
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89vaporation_des_trous_noirs
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