Matière, antimatière, énergie négative, énigmes

Lorsque j’ai eu la révélation scientifique, je n’avais aucune notion de la physique moderne. Ces visions à caractère universel ont persisté, et malgré le manque de disponibilité, en très peu de temps, j’ai rempli plusieurs pages à la main d’une façon automatique. J’ai travaillé plus de quinze ans pour comprendre la signification de ces écrits, et pendant que je cherchais des points faibles pour la mettre à l’épreuve, je recevais des confirmations de leur véracité. Ils paraissaient irréfutables, comme une évidence.

Effectivement, cette vision est une révélation majeure. Elle se justifie par elle-même, par les théories existantes et les résultats des expériences. Les pressentiments de la plupart des grands scientifiques dans le monde font croire, qu’elle représente une nouvelle ouverture pour réaliser la grande unification tant recherchée depuis bientôt cent ans. Il s’agit plus exactement de la théorie quantique de la gravitation.

Il est vrai que, d’après certains scientifiques, le modèle standard construit de douze briques élémentaires n’explique pas l’origine, la charge, ni les valeurs des masses, ainsi que les apparitions et disparitions fantomatiques des particules. Dans des conditions particulières, lorsque la matière est observée à l’état d’énergie très élevée, toute la logique du comportement classique est bouleversée.

Personne n’a jamais pu isoler les quarks, qui font partie des briques du “Modèle Standard”, pour les observer. Il est pratiquement impossible de les faire sortir du noyau. En pénétrant dans le proton, les positrons font exploser en feu d’artifice, des gerbes de particules et des hadrons (constitués de quarks), mais pas de quarks séparés.

En outre, le proton étant composé de trois quarks, chacun doit porter un tiers de son impulsion. Or la totalité des quarks possède la moitié de l’impulsion totale. Certes, à part les gluons, existe toute une cascade de particules, autant virtuelles qu’eux, ainsi que leurs antiparticules. Cela n’est pas suffisant pour expliquer le phénomène.

Les particules virtuelles ont une vie éphémère et indéfinissable, impossible de les isoler pour les étudier, elles sont appelées aussi “fluctuations quantiques”, en pensant qu’elles naissent du vide. A l’intérieur de la matière bouillonne une “mer” d’activités explosives d’apparitions, de disparitions et de métamorphoses stupéfiantes.

En persistant pour séparer des quarks, à l’aide d’une énergie supplémentaire, elle sera détournée et servira à “ matérialiser “ des particules virtuelles, alors apparaîtront de nouveaux hadrons.

D’ou viennent les particules virtuelles ? Que devient la loi de la conservation de l’énergie ?

Plus on pénètre au cœur de la matière, plus la densité d’individus virtuels augmente. Quelle danse vertigineuse ! Le nombre des populations internes dépend donc de l’échelle de l’observation. La matière a-t-elle une structure “fractale” ? Tout comme une génération d’individus : la première, étant celle des atomes, suivis par les protons et neutrons, suivis à leur tour par les trois quarks de valence, et ainsi de suite, de plus en plus nombreux...

La raison toute seule n’est pas capable d’éclairer tous les recoins obscurs des énigmes complexes de la matière. Une approche globale est indispensable à la connaissance.

Outre les particules de matière naissent celles de l’antimatière. Les propriétés physiques des particules de l'antimatière, comme la charge électrique ou le magnétisme, sont opposées à celles des particules de la matière. Au contact avec ces dernières elles se désintègrent mutuellement. Et pourtant les antiparticules existent, elles apparaissent spontanément à partir du vide quantique. La coexistence des particules et des antiparticules est-elle réelle ?

Les physiciens ont bien conscience de ce principe fondamental. D’ailleurs la “théorie de la “supersymétrie”, qui est une des différentes hypothèses modernes, propose l’idée selon laquelle toutes les particules élémentaires auraient des partenaires “supersymétriques”, comme les squarks, les sélectrons etc., assemblés dans des “boules Q” cachées quelque part dans l’univers. Leur rencontre avec la matière, représenterait une source d’énergie fabuleuse : “l’énergie supersymétrique”, qui pourra servir en tant qu’énergie propre. Pour l’instant ces antiparticules accumulées quelque part dans l’espace n’ont jamais été découvertes. En revanche, lors des collisions provoquées, on observe des transformations de photons en électrons et antiélectrons.
Alors, nous pouvons supposer que l’antimatière est présente ici et maintenant.

L’infiniment grand et l’infiniment petit ne s’arrêtent pas à la frontière de l’apparence, de l’observable. Et c’est là que tout se complique, car à ce niveau l’espace et le temps sont confondus dans une dimension universelle de l’Essence.

Depuis si longtemps les hommes savent, qu’à toute particule de matière correspond une particule d’antimatière, mais personne ne sait où se cache l’antimatière. Personne n’a trouvé un signe, qui pourrait révéler son existence. Pourquoi personne ne la voit ? Si chaque particule a son antiparticule, la matière devrait avoir une image symétrique. Même le neutron, qui est électriquement neutre a son antineutron, dont le moment magnétique est inversé par rapport à celui de neutron.

A travers la lecture de mon livre, vous allez pouvoir situer l’antimatière et comprendre sa présence indispensable. Pourquoi la nature aurait-elle façonné un monde unilatéral ? Si les lois de la physique sont symétriques, je dois déduire que, la quantité d’antimatière identique à la matière existe ici et maintenant.

Vu à l’échelle subatomique la matière ne subit plus les lois connues de tout le monde. Par exemple la loi de la conservation de Lavoisier: “rien ne se crée, tout se transforme” est violée, car le choc entre deux particules produit un nombre de nouvelles particules bien supérieur. Dans mon livre vous verrez qu’elle n’est pas vraiment violée.

Quel est l’aspect de la matière vu par la physique moderne ? Que signifie sa vacuité ? La matière n’est que le vide sillonné de champs de particules possibles. Les électrons, neutrons, protons, et leurs constituants multiples, toute cette population considérable flotte dans le vide sans support, sans forme définie, ni position fixe, jusqu’à ce que l’observateur décide de la scruter. Quelle est la vraie réalité ? Est-elle existante ou forgée par notre perception ? La matière ne semble pas exister objectivement. En outre, la difficulté de différencier, manipuler ou séparer les particules met des obstacles infranchissables à l’observation. La réalité serait plutôt une abstraction, remplie de symboles accommodés, capables d’exprimer les relations mathématiques du monde subatomique. La matière est-elle dématérialisée, est-ce l’observation qui lui donne existence ?

Cette réalité abstraite pourrait être exprimée comme quantité A (x, y, z, t). Ce sont bien sûr les trois dimensions de l’espace et celle du temps. Que représentent les dimensions par rapport au vide ? Le vide est-il le néant ? Grâce à mon ouvrage, nous allons connaître le vide peu à peu avec la progression de la lecture.
L’équilibre de notre Univers, constitué de particules à charge baryonique positive est-il maintenu ou condamné à s’écrouler et anéantir le monde ? La réponse se trouve enfermée dans l’espace invisible, où gouverne une force énigmatique, que nous allons rencontrer souvent, car ses sonorités subtiles amplifient toutes les vibrations universelles.

L’antimatière se manifeste en corpuscules, comme la matière; à l’électron correspond l’antiélectron ou positron, au proton, l’antiproton et les antiparticules ont des charges opposées à celles des particules de la matière. Des réactions d’annihilation se produisent spontanément dans la nature, ainsi la symétrie matière – antimatière est considérée par les physiciens comme un phénomène naturel depuis longtemps.

Grâce aux accélérateurs de particules les scientifiques produisent une faune impressionnante de populations de couples. Un vrai feu du ciel. Sommes nous faits de matière, que ce soit de poussière d’étoiles ou poussière de terre, nous ne pouvons pas ignorer aujourd’hui l’éminence de l’énergie. Sa nature nous réserve bien des surprises.


Vous avez la possibilité de connaître la suite de cette étude. L’essentiel est dans mon livre « Voyage au-delà de l’Infini » (version de luxe) Vous allez découvrir la Théorie de la Totalité universelle, qui devient également une Théorie scientifique de la conscience. Si vous voulez connaître la solution finale de cette étude, ainsi que l’équation universelle, et la Théorie de la grande unification contactez-moi !

Mad-Jarova est une artiste à notoriété internationale. Artiste-peintre et sculpteur, elle est depuis son enfance visionnaire. Ses œuvres en témoignent. Ses visions scientifiques sont le fruit de son don naturel d’intuition et de vision globale des phénomènes. Sa découverte scientifique a été réalisée en 1985.

Dépôt légal : n° 3609 du 16 10 1990 et n°2000.03.0014 du01.03.2000
Son livre « Voyage au-delà de l’Infini » Editions Opéra, a été publié en 2001.

Un nouveau ouvrage est près pour être édité, intitulé : "L'Amour au-delà de l'infini".

Vous trouverez ci-dessous quelques textes concernant la matière.

1. La science moderne

 

 

 

 

 

Matière (Le Modèle standard)

 

Depuis des siècles, la Matière représente l’intérêt principal de toute investigation scientifique. Aujourd’hui, les hommes de science ont construit un palais « parfait » nommé le “Modèle standard”. D’après lui, l’atome est composé d’une part de protons et de neutrons pour le noyau, et d’autre part d’électrons. Le tout est construit à partir de 12 variétés de briques et de 4 ciments. Chaque variété a trois couleurs : rouge, verte et bleue. Selon le modèle standard, les scientifiques ont classé les douze briques en six quarks : bas, haut, étrange, charme, beauté et top (sommet), et six leptons : électron, muon et tau, accompagnés par leurs neutrinos correspondants : neutrino électron, neutrino muon et neutrino tau.

L’essentiel de la matière est construit de deux sortes de quarks: (haut et bas), ainsi que d’électrons. Un proton contient deux quarks haut et un bas, de couleurs différentes ; un neutron, deux bas et un haut. Les autres quarks ont une masse importante et se désintègrent très vite.

Les neutrinos traversent toute la matière à la vitesse de la lumière, mais interagissent très rarement avec elle.

Les particules possèdent également une autre propriété appelée spin : elles tournent sur elles-mêmes. Le spin est en fonction de l’aspect d’une particule en mouvement, observé de différentes directions. Par exemple le spin 0 est comme un point. Le spin 1 est comme une flèche et le spin deux, comme une flèche à double tête.

La matière s’exprime en spin demi - entier, et celui de 0, 1 ou 2 caractérise les forces (la colle qui lie les briques).

Le spin du neutrino a une direction opposée à son mouvement (on dit qu’il est d’hélicité gauche), alors que l’antineutrino est d’hélicité droite (spin dans la direction du mouvement).

Les quarks constituent les protons et les neutrons : les éléments du noyau.

L’atome est ce noyau entouré d’électrons. Plusieurs atomes forment des molécules complexes, grâce aux quatre forces ou interactions de la nature. En fait ce sont les ciments, qui collent les briques les unes aux autres, ou les tiennent à distance.                                                                                                   

             Les atomes ont une autre particularité : le nombre baryonique. Ce dernier est la somme des protons et des neutrons dans le noyau, chaque élément a un nombre précis. Le nombre baryonique total d’un ensemble de particules doit être conservé dans toutes les réactions qui affectent ces particules. Il reste spécifique pour chaque élément, et sert également à  calculer sa masse atomique.

 

Energie

 

 

Aujourd’hui nous savons, que la masse de la matière et l’énergie sont équivalentes et peuvent se transformer l’une en l’autre, selon l’équation d’Einstein, E = MC2. (E pour Energie, M pour Masse, C pour la vitesse de la lumière).

Cette double existence de la matière est suivie par la manifestation de la dualité des particules. Dans leurs apparitions elles sont tantôt des vibrations d’ondes, tantôt des corpuscules. La matière chauffée émet un rayonnement. L'énergie du rayonnement thermique apparaît sous forme de paquets d'énergie. Cette énergie n’est pas exprimée d’une façon continue et ce sont ces petits paquets indivisibles qui la transportent sous forme de chaleur ou de lumière. Ce phénomène est connu sous le nom de “rayonnement du corps noir”.

Ainsi, les photons et les électrons ne tournent pas d’une façon régulière, et leur double nature s’exprime en onde, ou en corpuscule par des “paquets” de lumière qu’on appelle quanta. Ils ont donné le nom à la "Théorie des quanta" (C'est Einstein qui l’a nommée ainsi).

A l’origine, l’idée de photons vient d’une expérience très simple : si dans le vide un métal est éclairé avec de la lumière monochromatique (d’une seule fréquence), le métal émet des électrons. L’effet photoélectrique se produit lorsque la lumière ultraviolette décroche des électrons d'une surface de métal. Mais cet effet ne se produit qu’au-dessus d’une certaine fréquence d’énergie électromagnétique, et l’énergie des électrons éjectés dépend aussi de cette fréquence. Partant du fait que la lumière est une onde électromagnétique, ce fonctionnement est incompréhensible, à moins qu’il ne s’agisse d’une rencontre de particules lumineuses et d'électrons, entre l’énergie et la matière.

Par conséquent l’énergie se transforme en matière et la matière en énergie, ce qui confirme la célèbre formule d’Einstein, puisque les photons sont des particules énergétiques de lumière et véhiculent la force électromagnétique, alors que les électrons et les positrons, ainsi que les protons et les antiprotons sont des particules matérielles. Ceci est bien connu et expérimentalement prouvé. En fait, la lumière formée d’une multitude de grains, les quanta d’énergie lumineuse, arrache les électrons au métal. L’énergie de ces grains, les photons, est proportionnelle à la fréquence des ondes de la lumière. La physique quantique est née en même temps que la découverte des photons. Ceci est la première expérience qui montre l’existence des photons en tant que corpuscules.

La seconde expérience met en valeur l’aspect ondulatoire de ces photons, leur nature quantique. Elle est connue sous le nom d’expérience des “fentes de Young”, et consiste à faire passer de la lumière par deux fentes. Les deux faisceaux ainsi produits font des interférences sur un écran placé derrière, témoignant de leur caractère ondulatoire. Imaginons qu’avec un fusil, devant un mur percé de deux fentes, quelqu’un envoie des balles traversant les deux fentes. Logiquement, les balles seront concentrées en face des deux fentes, en deux rangées verticales. Mais, si les photons prennent la place des balles, émis un à un, ils ne se comportent pas comme elles, ils ne se conduisent pas comme des objets macroscopiques classiques. Au lieu de se distribuer en deux paquets, en traversant les deux fentes ils tracent des figures d’interférence. Tout se passe, comme si chacun d’eux “savait où vont les autres”, et voyait par quelle fente ils passent, pour se placer au bon endroit. Sur l’écran, apparaissent des impacts de bandes dessinant l’ensemble des interférences bien déterminées. Cette expérience paradoxale est bien conforme à la physique quantique. Les photons sont dans un état quantique, qui ne permet pas de dire, s’ils sont passés par l’une ou par l’autre fente.

Aujourd’hui, « l’interprétation de Copenhague » est la plus couramment admise par la théorie quantique. C’est pourquoi les photons, se comportant d’une manière ondulatoire, ne passent pas par une fente déterminée. Ce phénomène de dualité typiquement quantique est accepté par la communauté scientifique. A une fréquence précise, la lumière manifeste son caractère ondulatoire, alors chaque fente se comporte comme une nouvelle source, et les amplitudes des ondes issues des deux fentes de nouvelles sources s’additionnent ou se soustraient pour former des bandes lumineuses alternativement sombres et claires, qui sont les “franges d’interférence”.

  La lumière se comporte parfois comme une onde, parfois comme un corpuscule, mais elle n’est ni l’une ni l’autre; d’une autre nature elle est un objet quantique. Cette dualité, n’étant pas caractéristique seulement de la lumière, s’étend à toute la matière subatomique.

David Bohm a défendu la théorie des “variables cachées non locales”. C’est une alternative à l’interprétation de Copenhague, celle des fentes de Young. Geoff Jones qui ne nie pas la validité de l’expérience des fentes de Young, propose une autre vision de ce concept. Selon lui, tous les phénomènes interprétés à l’aide des photons peuvent être expliqués, en considérant qu’un grand champ magnétique remplit tout l’Univers. Lorsque quelqu’un détecte un photon, en réalité il détecte un paquet d’énergie, mais ce paquet fait partie d’un champ universel. Les paquets de lumière  appelés “quanta de lumière” ne sont que des modifications d’un vaste champ universel. Cela explique les résultats de l’expérience des “fentes de Young”.

 

 

 

Comment définir une onde

 

 

Qu’est-ce que c’est qu’une onde ? Une vibration dans l’espace et le temps. Si je peux la voir à un instant donné, je verrais une vague, avec une amplitude, une longueur, et sa fréquence.  L’emplacement du corpuscule sur la longueur d’onde se calcule par des probabilités. Une onde de haute fréquence signifie que la particule possède une énergie élevée.

Les particules, étant corpuscules et ondes à la fois, ont une fonction appelée fonction d’onde qui n’est pas accessible ni observable. Nous pouvons voir les conséquences de l’action d’une particule, mais nous ne pouvons pas l’isoler et la regarder. En outre, les longueurs d’onde sont inversement proportionnelles à leur énergie. Ainsi, plus une particule a d’énergie, plus sa longueur d’onde est petite.

L’onde est un modèle vibratoire dans l’espace et le temps, un phénomène périodique qui est caractérisé par : son amplitude, (la profondeur et la hauteur de chaque vague), sa longueur, l’étendue de la vibration sur la totalité de l’onde, (distance entre deux crêtes successives), et sa fréquence (le nombre de fois où un point sur l’onde oscille d’arrière en avant à chaque seconde). Pour déterminer sa vitesse, les physiciens utilisent une quantité appelée “moment”. Ce terme est utilisé pour spécifier le mouvement d’une particule, qui est le produit de sa vitesse par sa masse, et il est désigné par la lettre P (P = m.v).  En considérant la particule comme corpuscule, à une vitesse qui est le déplacement de la particule, son emplacement sur la longueur d’onde se calcule par des probabilités, en tenant compte de son amplitude.

Si nous voulons savoir où se trouve la particule, nous devons considérer la longueur et la fréquence de l’onde. Sa longueur est inversement proportionnelle au moment de la particule, une onde courte correspond à une particule qui se déplace à une vitesse élevée. Une onde de haute fréquence signifie que la particule possède une énergie élevée. Par exemple, la lumière rouge possède une basse fréquence et une longue onde, ses photons sont de basse énergie et de moments en rapport avec elles. Si le paquet d’ondes ne possède pas une longueur bien déterminée, la particule n’a pas de moment déterminé. Il y a incertitude dans la position de la particule, correspondant à l’amplitude du paquet d’ondes, aussi bien qu’une incertitude quant à son moment, causé par la variabilité de la longueur d’onde.

Comment une petite particule se manifeste sur une grande partie de l'espace en forme d’une onde ?

Une charge produit une perturbation, ou condition pour que la charge proche éprouve une force, cette condition dans un certain espace s'appelle champ.

Plus nous observons l’Univers subatomique, plus nous sommes désorientés : la matière n'existe pas avec certitude à des places supposées, mais elle a une tendance à exister, calculée par des probabilités.

Le monde quantique est indescriptible et sans équivalent dans notre monde classique. De même que les ondes électromagnétiques ont un aspect corpusculaire, les particules manifestent un comportement ondulatoire, qui nous permet d’observer des interférences entre deux ensembles d’ondes. Au cas où, les crêtes d’un ensemble coïncident avec celles d’un autre, l’intensité augmente. Si au contraire, les deux sommets de crêtes sont décalés, c’est-à-dire, la dépression d’un ensemble de crêtes correspond au sommet de l’autre, les deux ensembles s’annulent au lieu de s’additionner. Deux sources de lumière ne donnent pas forcément la somme de lumière des deux.

Un exemple d’interférence est celui des bulles de savon, lorsqu’une lumière est réfractée à la surface du film, qui forme les bulles. Nous savons, que la lumière blanche est constituée de toutes les couleurs de différentes longueurs d’ondes. Pour certaines longueurs, les crêtes des ondes réfléchies par une face du film coïncident avec les creux réfléchis par l’autre. Les couleurs correspondant à ces longueurs d’ondes sont absentes. Elles sont annulées de la lumière réfléchie. Cela apparaît comme une couleur du spectre, celle qui reste, et non plus de la lumière blanche.

Les ondes lumineuses, radio, X, gamma que nous connaissons comme ondes électromagnétiques se propagent à travers l'espace. La manifestation de la matière en particules et ondes est très difficilement imaginable, car la particule en mouvement ne suit pas la forme de l’onde, qui, en forme de vague, n’est pas la conséquence de la trace de la particule dans son mouvement. La particule peut se trouver n’importe où, et en même temps partout sur toute la longueur de son onde. L’onde n’est pas le schéma de son mouvement, mais elle est la perturbation, qui est la particule elle-même se trouvant sur cette onde. La place de la particule est inconnue et l’indication des probabilités de cette place constitue une équation appelée : fonction de probabilité.

 

 

 

Les quatre interactions fondamentales

 

 

L’interaction gravitationnelle est celle qui a été la première découverte et mise en évidence. Force attractive entre les corps célestes dans l’Univers, son intensité est extrêmement faible, mais sa portée est infinie.

L’interaction électromagnétique s’exerce entre les particules électriquement chargées. Elle est attractive, et répulsive : attractive, lorsque les deux charges de deux particules ont le signe opposé, et répulsive entre celles qui ont les charges de même signe. Elle lie les électrons de charge négative au noyau de charge positive, pour constituer les atomes, et ensuite, former les molécules. Par conséquent, elle est à la base de tous les phénomènes chimiques et biologiques. Sa portée est infinie et son intensité est beaucoup plus forte que celle de la force gravitationnelle.

L’interaction forte est la plus puissante des forces fondamentales, mais elle se manifeste dans le domaine de l’infiniment petit, sa portée est très limitée et s’exprime en fermis. Elle est uniquement attractive, et assure la cohésion du noyau, liant entre eux les neutrons et les protons. Par ailleurs, elle empêche les protons de se repousser, en raison de leur charge positive par la vertu de l’interaction électromagnétique. Elle est surtout impliquée dans le maintien des quarks, à l’intérieur des protons et des neutrons, autant que celui des hadrons, afin d’assurer la cohésion du noyau.

L’interaction faible s’exerce aussi à l’intérieur du noyau atomique, mais son intensité est plus faible, sa portée est encore plus courte et elle n’a pas le pouvoir d’attraction ni de répulsion. Pourtant, elle est responsable de la désintégration de nombreuses particules et notamment de la radioactivité bêta. La force faible modifie la nature des quarks qui sont à l’intérieur des hadrons, ainsi elle est impliquée dans la transformation d’un neutron en proton avec l’émission d’un électron et d’un anti neutrino, ou le contraire : transformation d’un proton en neutron avec émission d’un positron et d’un neutrino.

Cette déstabilisation provoquée par l’interaction faible est responsable du changement d’un quark U en quark D. En sachant que le proton est formé de trois quarks UUD et le neutron de UDD, l’interaction faible a la capacité de changer un quark à l’intérieur du neutron, et de le transformer ainsi en proton. Cette force joue un rôle important dans la formation des éléments lourds.

La force qui s’exerce entre deux particules en général est véhiculée par une troisième particule appelée un vecteur de force ou particule de champ.

 Les différentes forces créent leurs grains d’énergie, qu’elles envoient comme  médiateurs entre les particules de matière. A chaque interaction correspond un type particulier de médiateur :

Ainsi l’interaction électromagnétique est représentée par le photon.

L‘interaction forte s’exerce à l’intérieur du noyau entre proton et neutron par le méson p. Elle soude les quarks par les gluons.

L’interaction faible se manifeste par les bosons : W+ W- et Z°.

L’interaction gravitationnelle s’exerce par le graviton.

Les gluons et les gravitons ne sont pas encore détectés de façon directe. Toutes ces particules de vecteurs de force ou médiateurs s’appellent bosons, d’un spin entier ; le spin nous l’avons vu est le moment cinétique d’une particule, il exprime son mouvement.

Ceci représente un résumé simplifié de la théorie du modèle standard. Ainsi matière et énergie sont-elles les deux visages de la matière.

 

L’onde est un modèle vibratoire dans l’espace et le temps, un phénomène périodique qui est caractérisé par : son amplitude, (la profondeur et la hauteur de chaque vague), sa longueur, l’étendue de la vibration sur la totalité de l’onde, (distance entre deux crêtes successives), et sa fréquence (le nombre de fois où un point sur l’onde oscille d’arrière en avant à chaque seconde). Pour déterminer sa vitesse, les physiciens utilisent une quantité appelée “moment”. Ce terme est utilisé pour spécifier le mouvement d’une particule, qui est le produit de sa vitesse par sa masse, et il est désigné par la lettre P (P = m.v).  En considérant la particule comme corpuscule, à une vitesse qui est le déplacement de la particule, son emplacement sur la longueur d’onde se calcule par des probabilités, en tenant compte de son amplitude.

Si nous voulons savoir où se trouve la particule, nous devons considérer la longueur et la fréquence de l’onde. Sa longueur est inversement proportionnelle au moment de la particule, une onde courte correspond à une particule qui se déplace à une vitesse élevée. Une onde de haute fréquence signifie que la particule possède une énergie élevée. Par exemple, la lumière rouge possède une basse fréquence et une longue onde, ses photons sont de basse énergie et de moments en rapport avec elles. Si le paquet d’ondes ne possède pas une longueur bien déterminée, la particule n’a pas de moment déterminé. Il y a incertitude dans la position de la particule, correspondant à l’amplitude du paquet d’ondes, aussi bien qu’une incertitude quant à son moment, causé par la variabilité de la longueur d’onde.

Comment une petite particule se manifeste sur une grande partie de l'espace en forme d’une onde ?

Une charge produit une perturbation, ou condition pour que la charge proche éprouve une force, cette condition dans un certain espace s'appelle champ.

Plus nous observons l’Univers subatomique, plus nous sommes désorientés : la matière n'existe pas avec certitude à des places supposées, mais elle a une tendance à exister, calculée par des probabilités.

Le monde quantique est indescriptible et sans équivalent dans notre monde classique. De même que les ondes électromagnétiques ont un aspect corpusculaire, les particules manifestent un comportement ondulatoire, qui nous permet d’observer des interférences entre deux ensembles d’ondes. Au cas où, les crêtes d’un ensemble coïncident avec celles d’un autre, l’intensité augmente. Si au contraire, les deux sommets de crêtes sont décalés, c’est-à-dire, la dépression d’un ensemble de crêtes correspond au sommet de l’autre, les deux ensembles s’annulent au lieu de s’additionner. Deux sources de lumière ne donnent pas forcément la somme de lumière des deux.

Un exemple d’interférence est celui des bulles de savon, lorsqu’une lumière est réfractée à la surface du film, qui forme les bulles. Nous savons, que la lumière blanche est constituée de toutes les couleurs de différentes longueurs d’ondes. Pour certaines longueurs, les crêtes des ondes réfléchies par une face du film coïncident avec les creux réfléchis par l’autre. Les couleurs correspondant à ces longueurs d’ondes sont absentes. Elles sont annulées de la lumière réfléchie. Cela apparaît comme une couleur du spectre, celle qui reste, et non plus de la lumière blanche.

Les ondes lumineuses, radio, X, gamma que nous connaissons comme ondes électromagnétiques se propagent à travers l'espace. La manifestation de la matière en particules et ondes est très difficilement imaginable, car la particule en mouvement ne suit pas la forme de l’onde, qui, en forme de vague, n’est pas la conséquence de la trace de la particule dans son mouvement. La particule peut se trouver n’importe où, et en même temps partout sur toute la longueur de son onde. L’onde n’est pas le schéma de son mouvement, mais elle est la perturbation, qui est la particule elle-même se trouvant sur cette onde. La place de la particule est inconnue et l’indication des probabilités de cette place constitue une équation appelée : fonction de probabilité.


 

Dualités symétriques

 

Dans le domaine de la physique, aussi bien que dans la vie quotidienne, existent plusieurs formes de dualités symétriques. Elles s’appliquent non seulement dans l’espace et le temps ordinaire, mais aussi dans des espaces mathématiques abstraits, et s’imposent autant aux particules d’une façon individuelle, qu’aux interactions dans lesquelles les particules sont engagées.

Les opérations de symétrie de particules, ou de forces, sont étroitement liées aux lois de la conservation. Chaque fois qu’un processus, dans le monde de la particule, révèle une certaine symétrie, il existe une quantité mesurable qui est conservée. Lorsque le processus est lié à un certain ensemble de quantités conservées, les symétries de propriétés des particules apparaissent comme des lois de conservation dans leur interaction.

Une symétrie de particules est liée à la conservation du moment magnétique, une autre à celle de l’énergie, une troisième concerne l’orientation dans l’espace, une quatrième la rotation impliquée dans un mécanisme comprenant les spins des particules individuelles qui subsistent dans tous les cas de figure, une autre symétrie est liée à la conservation de la charge, etc.

 

Voyager dans le temps

 

L’homme qui a toujours rêvé de voyager dans le temps pourrait-il utiliser les particularités de la matière pour réaliser son rêve ?

Voyager dans le temps serait possible sur le plan théorique, et cette possibilité a été baptisée  “trou de ver” (à l’image d’un ver qui pourrait creuser un trou droit pour éviter les aspérités d’une surface).

En dépit des contradictions logiques, les résultats mathématiques sont affirmatifs. Le plus extraordinaire dans cette affirmation est que, non seulement elle révèle des possibilités surprenantes des “trous de ver”, mais elle dérive de la théorie de la Relativité Générale. Il est possible de relier deux points de chemin totalement différents par des passages de traverse. Ils permettraient d’aller plus droit dans une autre dimension, un “ailleurs” à notre univers, en prenant une ligne droite dans notre espace-temps à quatre dimensions. Einstein lui-même, associé à Rosen, reprend les équations et imagine un pont, qui pourra relier deux lieux différents : c’est le pont d’Einstein-Rosen. En reprenant cette théorie à la fin des années cinquante, John Wheeler imagine des ponts à l’intérieur de notre univers qu’il baptise “trous de ver”.

Le phénomène appelé dilatation du temps, une énigme caractéristique de l’Univers est bien connue, mais les hommes pourraient-ils construire des tunnels vers le passé en prenant des engins de voyage super rapides ?

Le phénomène « effet Casimir », pourrait fournir les éléments nécessaires à la construction d’une machine à remonter le temps. Cette expérience consiste à placer deux plaques métalliques parallèles dans un vide. Les fluctuations du vide quantique engendrent des particules virtuelles au comportement ondulatoire. Entre les plaques quelques particules seulement peuvent surgir. En revanche à l’extérieur de celles-ci toutes les longueurs d’onde sont permises, les particules sont plus nombreuses exerçant une pression, qui tend à rapprocher les deux plaques. Résultat : les deux plaques placées verticalement dans le vide se rapprochent légèrement. Cette expérience prouve l’inégalité de l’énergie dans le vide, qui reste dépendante de la distribution des masses de matière.

 Identique est l’expérience de “l’effet  Lamb” : tout près de l’électron d’un atome surgissent des paires virtuelles d’électron - positron. Ce phénomène spontané jaillit du vide. Les deux particules virtuelles s’orientent par rapport à cet électron. L’électron virtuel est repoussé par l’électron réel puisqu’ils ont la même charge et le positron virtuel est attiré, car il a une charge positive opposée à celle de l’électron réel. La polarisation du vide engendre un petit décalage dans l’énergie des électrons atomiques, qui a été calculé grâce à la théorie électrodynamique quantique. Est-il la signature de l’interaction entre l’énergie positive et l’énergie négative ?

  Mais qu’est-ce que l’énergie négative ?

 

 

Energie négative

 

 

La formule d’Einstein n’est-elle pas valable pour des valeurs opposées ? Effectivement sa formule a deux solutions : E = mc2, et E = – mc2, et comme vu précédemment, il n’a pris en considération que la solution à valeur positive.

Les scientifiques parlent d’énergie négative. En sachant que la symétrie se manifeste partout, je pense que l’antimatière possède une énergie négative, les antiparticules sont identiques à leur énergie. Lorsque les scientifiques captent des antiparticules, elles sont fugitives ici, et marquent seulement des traces de leur passage, elles ont une vie extrêmement courte, pas beaucoup plus longue que les particules et les antiparticules virtuelles. En fait ce ne sont pas de particules réelles, mais virtuelles. Même s’ils ont réussi à capter des éléments pour construire un antiatome d’hydrogène, cela ne veut pas dire, que cette antimatière est un phénomène naturel dans ce monde. Ils ont réussi cette expérience, parce que les particules étaient captives dans des champs magnétiques très forts. Elles n’ont pas survécu le temps nécessaire pour prouver qu’elles possédaient une masse.

Dans le vide existe une énergie potentielle. « L’effet Casimir » peut être obtenu en imposant un fort champ électrique entre deux plaques d’un condensateur, séparées par le vide. Dans le vide, des particules virtuelles naissent et disparaissent avant de se faire voir. Ces particules  éphémères deviennent quelquefois réelles, alors le champ électrique entre les deux plaques impose une telle tension au vide qu’il l’oblige à fluctuer. Cela fait naître de vraies particules, mais qui dit naissance de particules, dit automatiquement naissance d’antiparticules. Or la fluctuation du vide entre les deux plaques métalliques fait surgir des électrons, qui viennent se coller sur l’une des deux plaques. Le vide a naturellement séparé l’électron de son antiparticule, le positron. En envoyant l’électron dans notre monde sur la plaque matérielle, il a conservé l’antiélectron, qui sert à la génération de l’énergie négative. Dans les équations aussi, ce phénomène se traduit par la création d’énergie négative. Cette force n’est pas observable, mais elle est potentiellement existante. Là encore, je vois la présence de la force universelle qui vient de séparer la particule de son antiparticule. En donnant naissance à une particule matérielle à partir des particules virtuelles dans les fluctuations du vide, à un électron en l’occurrence, elle retient son antiparticule, le positron dans l’énergie négative, et dépose sa signature.

 

Enigmes de la matière

La matière cache bien son mystère. Un couple électron - positron s’annihile pour donner deux photons. L’inverse est vrai aussi. Le choc de deux photons donne un couple électron - positron. Le mystère caché au fond du phénomène de création de particules doubles, ces couples qui s’attirent irrésistiblement, mais à leur contact ils plongent et laissent apparaître à leur place des particules énergétiques, est un des plus révélateurs de la physique moderne.

Les deux substances, matière et lumière, malgré leur différence ont des propriétés semblables, ondes et particules. Non seulement la matière interagit avec la lumière, mais elle présente les mêmes fonctions et les mêmes particularités.

La physique quantique et la recherche ont démontré que l’Univers et l’observable sont faits de phénomènes fugitifs. Plus la matière est observée de près, plus elle se vide de sa substance. Nous avons vu que les particules, du moins en ce qui concerne la répartition de la masse, se meuvent au sein d’espaces immenses, et les atomes qui composent la matière solide sont formés presque entièrement d’espace vide. Le noyau atomique contient presque toute la masse de l'atome étant cent mille fois plus petit que lui. L'énergie nucléaire maintient les nucléons dans un équilibre stable. La structure des nucléons étant très complexe, les particules élémentaires n’ont pas d’existence réelle, mais sont plutôt des manifestations, des champs immatériels, ainsi la réalité profonde de la matière est constituée des champs physiques qui n’ont pas de substance.

« Dans l’air par exemple les atomes entrent en collision des millions de fois par seconde et cependant retournent à leur forme originelle après chaque collision. Aucun système planétaire régi par les lois de la mécanique classique ne subirait sans dommage ces collisions. Mais un atome d’oxygène maintient toujours sa configuration électronique quel que soit le nombre de fois où il entre en collision avec les autres atomes.

L’aspect solide de la matière est la conséquence d’un effet quantique typique lié à l’aspect dual ondulatoire particulaire de la matière, une particularité du monde subatomique sans analogue macroscopique. Chaque fois, qu’une particule est enfermée dans une petite région de l’espace, elle réagit à cet emprisonnement en tournoyant, et plus l’espace est exigu, plus rapide est le mouvement giratoire de la particule. » Fridjof Capra “Le Tao de la physique”.

  Toute la matière a l'apparence solide et nous-mêmes sommes des espaces vides. Plus cet espace diminue, plus rapide est le mouvement de la particule en rotation : ce sont des ondes probables quelque part sur différentes orbites en "ondes continues".

« Les électrons sont liés au noyau par des forces électriques tendant à les maintenir le plus serré possible, d’autre part, ils répondent à cet emprisonnement en tournoyant et plus ils sont attirés vers le noyau, plus grande est leur vitesse.

Ces vitesses élevées font apparaître l’atome comme une sphère rigide de la même façon qu’une hélice en rotation rapide apparaît comme un disque. Il est très difficile de comprimer davantage les atomes, ainsi donnent-ils à la matière son aspect solide et familier. Dans l’atome les électrons gravitent donc sur une orbite telle, qu’il existe un équilibre optimal entre l’attraction du noyau et leur résistance à être emprisonnés. Les orbites atomiques sont toutefois très différentes de celles des planètes du système solaire, la différence provenant de la nature ondulatoire des électrons. Un atome ne saurait être représenté comme un petit système planétaire. Plutôt que des particules circulant autour du noyau nous devons nous imaginer des ondes probables disposées en différentes orbites. » Fridjof Capra “ Le Tao de la physique”.

Apparence illusoire de la réalité

 

L’apparence de corps solides stables est illusoire, nous l’avons vu, à l’intérieur de la matière des milliards d’atomes se meuvent à des vitesses très élevées en fonction de la température ambiante. Par exemple à 20° C les atomes peuvent atteindre 4.000 Km/h. Lorsque la température diminue dans l'espace intergalactique, ils se déplacent dix fois moins vite.

S’ils sont emprisonnés dans une forme, comme un cristal de sel par exemple, ils vibrent autour d’une position stable. Mais s’ils sont libres dans un gaz, ils deviennent parfaitement insaisissables.

Cette particularité des particules est appelée “agitation thermique”.

Ceci est le mécanisme de transformation perpétuelle de la lumière en matière, de création des particules matérielles et leur masse à partir de photons énergétiques, apportant de la chaleur.

Si les atomes sont refroidis à une température proche du zéro absolu, de -273,15°C, ils  se calment, deviennent froids et dociles, alors ils se transforment en ondes. Dans ce cas-là, devenus lents ils ne peuvent plus s’échapper. Les scientifiques appellent cette boule d’atomes une “mélasse optique”. S’ils lui envoient un faisceau laser, l’atome échange de l’énergie. En absorbant un photon du faisceau, il peut renvoyer un autre photon, à condition que ce dernier soit au goût de l’atome, car tous les photons n’ont pas la même “ saveur ”.

Certains sont rouges, d’autres bleus et leur couleur dépend de leur énergie, plus le photon est énergétique plus sa couleur va vers l’ultraviolet, de sorte que, pour chaque type d’atome il faudra utiliser un laser d’une couleur bien déterminée, afin qu’il puisse être absorbé. Chaque atome a sa vibration déterminée appelée “période propre”. Le phénomène qui provoque la vibration est appelé “résonance”.

Tous les corps solides ont ce don d’association et peuvent vibrer sous certaines conditions.

  Le laser issu de l’optique quantique a beaucoup d’applications dans notre monde civilisé. Désormais il pourrait avoir aussi des applications multiples dans notre vie quotidienne.

Les constantes universelles 

 

Parmi elles il y a quatre constantes essentielles, exprimées en quatre lettres, g, c, h, k, tout comme les quatre éléments du code génétique et les forces de la nature. Ce sont les quatre notes, en variations et tonalités innombrables, qui constituent la symphonie universelle. Elles représentent, chacune, la valeur numérique, toujours déterminée quelle que soit l’équation dans laquelle elles se trouvent.

L’univers étant gouverné par des lois, en dépit des apparences d’incertitude, reste stable et présente une permanence des phénomènes, qui sont les constantes.

La constante universelle de la gravitation (G) apparaît dans toute équation qui met en scène des interactions entre des masses importantes. La loi de gravitation énoncée par Newton nous rappelle, que deux corps solides  exercent une force d’attraction proportionnelle à la masse de ces deux corps, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La deuxième constante est celle de la vitesse de la lumière dans le vide, elle vaut :

299 792,458 km par seconde, partout et à tout moment, dans n’importe quelle direction. Cette valeur a une invariabilité absolue. Si quelqu’un se trouve sur Terre, ou s’il s’éloigne à grande vitesse dans l’univers, les rayons lumineux vont lui parvenir de la même façon et à la même vitesse, ce qui est le principe “d’invariance universelle” de la vitesse de la lumière. Pourtant cette vitesse est relative à elle même : pour nous elle est une constante absolue, mais par rapport à la lumière même, elle est capable de remonter le temps. En tout état de cause, elle est l’expression universelle du temps.

La troisième constante est h ou la “constante de Planck ”. Elle est liée au rayonnement électromagnétique discontinu. Toute énergie, matière ou lumière, est constituée de grains indivisibles, des quanta. Une lumière de fréquence v peut échanger la quantité d’énergie d’une valeur minimale de hvh est la “constante de Planck”. Ces unités de quantité d’énergie sont indivisibles. (E = hv)

  K est la constante de Boltzman liée à la thermodynamique, concernant les phénomènes d’échange de chaleur. Le second principe de la thermodynamique donne un sens au temps, la flèche du temps vient du concept d’irréversibilité des phénomènes. Les processus mécaniques dans l’Univers dégradent définitivement, sous forme de chaleur, une partie de l’énergie totale. Si l’énergie totale de l’Univers est constante, sa qualité se dégrade progressivement. Cette dégradation thermodynamique est une grandeur physique appelé “ entropie ”. Elle représente la mesure du taux de dégradation énergétique pour une transformation donnée. Mais est-elle perdue définitivement ? Nous verrons plus loin, dans la Théorie de la relativité essentielle,  quel est son mystère, chaque fois nous découvrirons un autre de ses aspects, situés dans des circonstances différentes.

L’entropie dans l’univers est en constante croissance. La quantité de chaleur Q est proportionnelle à la température t de l’objet, multipliée par une fonction dépendant de toutes les particules de l’objet w. La constante k exprime le lien de proportionnalité. L’équation unit concrètement la notion de température d’un système à celle d’énergie d’une particule.

La “constante cosmologique” d’Einstein, que vous connaissez déjà, officiellement ne fait pas partie des constantes physiques de la nature. Je pense qu’elle est plutôt l’expression de la force Essentielle, sous forme d’énergie négative de la force gravitationnelle.

Lien universel entre particules et énergies

 

L’expérience des “fentes de Young” nous montre qu’un photon peut passer sans se fractionner par deux trous en même temps. Cette caractéristique est appelée “principe de non localité”. Le photon délocalisé agit comme une double entité qu’on appelle “photons corrélés”. L’ubiquité des particules leur impose un contact permanent. S’il arrive quelque chose à l’une, l’autre est immédiatement perturbée, le phénomène est nommé “cohérence quantique”.

Par le même principe d’ubiquité une même particule corpuscule - onde, peut se trouver dans deux états en même temps, très excité et peu excité par exemple. Aussi plusieurs ondes - corpuscules peuvent se superposer dans des états pour ne former qu’une méga onde cohérente. Cette cohérence est très fragile et si un système d’observation est mis en marche, il détruit toute cette configuration en renvoyant les ondes - particules à leur unité essentielle.

Le principe de dualité des particules permet aux ondes - particules de fusionner. Elles se mélangent à l’intérieur d’une même équation. Cette “cohérence quantique” des électrons peut avoir une utilité technique dans plusieurs domaines de l’industrie et les nouvelles technologies, sans pour autant pouvoir téléporter un corps vivant.

Nous savons que le courant électrique est un flot d’électrons se déplaçant sur un fil métallique en effectuant des sauts. Mais si le diamètre du fil est très petit, moins d’un nanomètre, les phénomènes quantiques apparaissent. Le fil devient une onde électrique globale étalée sur toute la longueur, tous les électrons se trouvent partout en même temps. La “cohérence quantique” des électrons permet de les faire transiter sur toute la longueur du câble, sans avoir besoin d’une énergie supplémentaire. Les ondes d’électrons injectés se superposent à celles d’électrons du câble, et tout cela devient une onde unique.

Einstein lui-même, associé à Boris Podolsky et Nathan Rosen, reprend les équations et imagine un pont, qui pourra relier deux lieux différents : c’est le pont d’Einstein-Rosen.

Ils ont imaginé une expérience de pensée. Ils l’ont appelé le “ paradoxe EPR ”. Selon cette expérience mentale, même séparées à plusieurs milliers de kilomètres, si deux particules sont liées à un moment donné, lorsque l’une interagit, l’autre reçoit le signal instantanément. Les deux particules restent à jamais unies par un lien mystérieux. Einstein nommait ironiquement ce lien “action fantôme à distance”. Einstein, Podolsky et Rosen croyaient qu’il existe des forces inconnues qui assurent une liaison entre les particules. Et ils ne se sont pas trompés. En 1935 il n’était pas possible de vérifier cette proposition de paradoxe mental. En reprenant cette théorie à la fin des années cinquante, John Wheeler imagine, des ponts à l’intérieur de notre univers qu’il baptise “trous de ver”. Aujourd’hui, ce n’est plus un paradoxe mais une réalité. L’existence de ce lien fantôme est maintenant prouvée par l’expérience, mais la force, cette interaction mystérieuse, qui pourrait lier les particules l’une à l’autre à distance et d’une façon instantanée, n’est pas encore sortie de l’ombre.

Dès 1960 selon le théorème de Bell, il est admis que deux particules jumelles séparées dans l’espace communiquent instantanément entre elles. Par exemple, si un appareil de mesure est placé sur le trajet d’un photon parti vers la gauche, son jumeau corrélé parti vers la droite va disparaître au moment de la prise de la mesure. Il est impossible de ne mesurer qu’un des deux jumeaux. Ce phénomène de superposition de la cohérence est appelé “décohérence quantique”.

Deux particules créées simultanément restent unies par une seule fonction d’onde ; toutes les expériences montrent que cette fonction est non séparable, et les particules restent liées quantiquement à distance.

Comment cette expérience fonctionne-t-elle ? Désormais il est possible de produire des paires de particules appariées opposées, et mutuellement dépendantes. Ce sont des particules dont les états quantiques sont complémentaires. Une expérience a été menée entre Genève, Berneix et Bellevue, situés à 7,3 km et à 4,5 km de Genève. 

Deux photons étaient émis dans deux directions différentes par une source, (un cristal) excité par un laser. Chacun des photons se dirigeait, grâce à une fibre optique, jusqu'à atteindre un miroir semi réfléchissant. Etant donné que le miroir avait une jonction aléatoire sur le photon, il pouvait soit être réfléchi, soit dévié, soit poursuivre le chemin sur la fibre optique. On pouvait croire, que les deux photons partis d’une seule source et reliés entre eux allaient réagir selon les probabilités de façon aléatoire.

Mais la surprise fut grande, lorsque les chercheurs ont constaté, que les deux photons réagissaient simultanément de la même façon, comme s’ils se donnaient la parole : soit ils traversaient l’un et l’autre à une distance de dix kilomètres, soit ils se reflétaient, ou déviaient simultanément ensemble. Les deux photons semblaient se passer le signal de manière instantanée. Ce phénomène, appelé ”couplage des particules”, était connu depuis des années, mais cette fois-ci le couplage a eu lieu à dix kilomètres de distance, comme si les deux photons avaient un lien fantomatique, un fil invisible entre eux qui les reliaient au-dessus des trois villes. C’est une preuve de similitude entre les phénomènes subatomiques et leur manifestation à caractère macroscopique.

Si une paire de photons corrélés A et B sont envoyés dans deux directions différentes, en faisant interagir le photon B avec une autre particule X, cette corrélation entre B et X est instantanément transférée au photon A.

Mais comment pouvons-nous profiter de ce phénomène pour envoyer des messages d’une façon instantanée ? En trouvant la possibilité de couplage, par la création de deux photons jumeaux, il est possible d’avoir une information simultanée dans deux endroits, à condition de trouver un moyen de mesure pour pouvoir lire l’information, sans perturber le système.

Les particules appariées peuvent s’envoyer des messages instantanés, mais comment lire ce message sans détruire la structure quantique. Pour pouvoir envoyer des informations entre les particules les scientifiques ont trouvé un moyen pour produire deux paires de particules appariées.

Si les particules communiquent entre elles plus vite que la lumière, cela veut dire, que leur lien de communication n’est pas situé dans notre espace-temps, pour lequel la vitesse de la lumière est une limite absolue. Ainsi leur lien, bien réel, n’est pas observable, puisqu’il ne fait pas partie de notre monde.

 

Le principe d’incertitude d’Heisenberg

 

 

D’après le “principe d’incertitude d’Heisenberg”, la nature est indéterminée. La formule mathématique de la relation, entre les incertitudes relatives à la position et au moment d’une particule, est connue sous le nom de “relation d’incertitude d’Heisenberg”. Les ondes associées aux particules ne sont pas des ondes réelles, mais plutôt mathématiques, abstraites, relatives aux chances de découvrir des particules en des lieux divers et dotées de diverses propriétés.

Leur réalité antagoniste consiste en l’incertitude de l’existence de la particule. Nous ne pouvons affirmer, qu’une particule subatomique existe en un lieu donné, ni dire qu’elle n’existe pas. Selon le principe de probabilité, la particule a tendance à exister en des endroits différents, et se manifester entre l’existence et la non existence. Elle n’est ni présente à une place précise, ni absente. Elle ne modifie pas sa position, mais elle ne reste en repos.

Dans le monde des particules, au cœur de la matière, le principe d’incertitude signifie que, nous ne pouvons jamais connaître la position et le moment d’une particule avec précision. Plus sa position est connue, plus flou sera son moment et vice-versa. Plus la mesure de la vitesse d’une particule se précise, plus sa position devient incertaine, et en mesurant son énergie, l’instant de son émission est perdu.

Heisenberg a précisé que l'incertitude de la position, multipliée par l'incertitude de la vitesse de la particule, multipliée par sa masse donnerait un minimum de quantité, que représente la "constante de Planck".

Le principe d'incertitude est universel et valable pour toutes les particules, c'est la fin du déterminisme, les particules n'ont ni position, ni vitesse définies, mais seulement un état quantique, donc probable. L’importance du principe d’incertitude est, qu’il exprime les limites des notions classiques sous une forme mathématique. Pour comprendre ce principe, il faudrait chercher au fond même de la nature des particules.

 

 

La fin du déterminisme

 

« Les théories quantiques sont déterministes, au sens où elles donnent des lois pour l’évolution de l’onde dans le temps. Aussi si l’on connaît l’onde à un moment, on peut la calculer à n’importe quel autre moment. L’imprévisible, l’élément de hasard, n’intervient que lorsque nous essayons d’interpréter l’onde en terme de position et de vitesse de particule. Mais peut-être est-ce notre erreur : peut-être n’y a-t-il ni position, ni vitesse de particule, seulement des ondes ? » Stephen  Hawking “Une brève histoire du temps”

La notion de complémentarité de Niels Bohr met en évidence la dualité des particules corpuscule - ondes comme deux descriptions de la même réalité.

  « Au niveau subatomique la matière n’existe pas avec certitude à des places définies, mais manifeste plutôt une tendance à exister, et les événements atomiques ne surviennent pas avec certitude, mais manifestent plutôt des tendances à survenir.

Il n’y a pas réellement d’ondes tridimensionnelles comme les sons ou les ondes acoustiques. Ce sont des ondes probables, des quantités mathématiques abstraites, avec les propriétés caractéristiques des ondes, qui se rapportent aux probabilités de trouver les particules à des points précis dans l’espace et le temps. Les particules subatomiques n’ont pas de signification comme entités isolées, mais doivent être comprises comme des communications réciproques entre la préparation d’une expérimentation et les mesures ultérieures. La théorie quantique révèle ainsi l’unicité de l’univers.» (Fridjof Capra “Le Tao de la physique).

Par conséquent, les particules ou les ondes sont présentes ou pas, ne sont pas réelles, mais probables et abstraites. Les événements atomiques ne surviennent pas avec certitude, mais s'expriment dans les limites de leurs probabilités. Les particules probables n'existent qu’en termes de possibilité d’interconnexion des liens de communication, dans un réseau de relations complexes.

Vers 1926 Werner Heisenberg, en essayant d'éclairer une particule pour mesurer sa position et sa vitesse avec exactitude par un quantum de lumière, se rendit compte que celui-ci perturbait la vitesse de la particule de façon imprévisible.

« C’est comme un réseau serré de relations complexes entre les diverses parties d’un tout. Ces relations impliquent toujours l’observateur d’une façon essentielle.

L’observateur humain constitue le dernier maillon dans la chaîne des processus d’observation, et les propriétés de n’importe quel objet atomique ne peuvent être comprises qu’en termes d’interaction de l’objet et de l’observateur. Cela signifie, que l’idéal classique d’une description objective de la nature n’est plus valide. En physique atomique nous ne pouvons jamais parler de la nature, sans simultanément parler de nous-mêmes ».Fridjof Capra “Le Tao de la physique”.

Einstein croyait, que « l’indétermination découlait plutôt de l’ignorance humaine et de l’inachèvement de la théorie quantique », pour lui, il existait une réalité parfaitement déterminée, mais plus profonde que celle que décrit la physique quantique, c’est « l’hypothèse des variables cachées ».

Le couplage de photons à distance ouvre la porte à de nouvelles technologies dans le domaine de la cryptographie quantique. Cela donnera la possibilité de transmission à distance, permettant de réaliser des cryptages, ou des décryptages à des textes secrets, devant transiter par les réseaux numériques. Les états quantiques ont des propriétés singulières, qui permettent de créer des clefs cryptographiques inviolables, et de repérer aussi les tentatives de violation, puisque le fait de mesurer un état quantique, le modifie. Cette découverte intéresse vivement l’armée.

Une nouvelle génération d’ordinateurs quantiques pourrait détrôner l’ordinateur électronique. Les nouveaux ordinateurs travailleraient avec un support d’information, qui n’est plus le bit, mais le qubit, et pourrait provoquer une évolution spectaculaire de nouvelles performances technologiques.

 

Enigmes  et faiblesses du Modèle standard

 

Dans certaines conditions particulières, lorsque la matière est observée à l’état d’énergie très élevée, toute la logique du comportement classique est bouleversée.

Le « Modèle Standard » n’est-il pas aussi limité que nos propres dimensions humaines qui nous confinent dans le temps et dans l’espace ?

 

Avons-nous la possibilité de pénétrer au-delà de la zone permise par les lois physiques de la Nature ?  Les scientifiques qui essaient de pénétrer les sphères intimes de la matière sont confrontés à des phénomènes étranges. À l’intérieur bouillonne une « mer » d’activités explosives, d’apparitions, de disparitions et de métamorphoses stupéfiantes.

 

Que devient la loi de la conservation de l’énergie, cette loi selon laquelle l’énergie totale d’un système physique isolé ne varie pas au cours du temps ?

 

Il semble intéressant de remarquer que « les protons peuvent spontanément se désintégrer en particules plus légères comme des anti-électrons. La raison pour laquelle ce phénomène est possible est qu’au niveau de l’énergie de grande unification, il n’y a pas de différence essentielle entre un quark et un anti-électron. »  Stephen Hawking “Une brève histoire du temps”

Autrement dit, il n’y a pas de différence essentielle entre la matière et l’antimatière.

Le Modèle standard  n’explique pas l’origine des particules ; il n’explique pas non plus la charge ni les valeurs des masses des particules ; il n’éclaircit pas leurs disparitions fantomatiques. Il ne décrit pas pourquoi les trois forces ne se rejoignent jamais et ne s’accordent pas à la force gravitationnelle.

Personne n’a jamais pu isoler les quarks qui font partie du Modèle standard ; il est impossible de les faire sortir du noyau ; en pénétrant dans le proton, un feu d’artifice explose en des gerbes de particules virtuelles.

  « Lorsque deux particules se heurtent avec une énergie élevée, elles éclatent généralement en morceaux, mais ces morceaux ne sont pas plus petits que la particule originelle. Ce sont encore des particules de même nature produites par l’énergie cinétique engagée dans le processus de collision. De cette façon, on peut diviser indéfiniment la matière, mais on n’obtient jamais de plus petits morceaux car on ne fait que créer des particules à partir de l’énergie mise en jeu dans le processus. Les particules subatomiques sont donc à la fois destructibles et indestructibles. Ce n’est que lorsqu’on adopte une conception relativiste, que le paradoxe disparaît. Les particules sont alors vues comme des schèmes dynamiques, ou processus impliquant une certaine quantité d’énergie nous apparaissant sous forme de masse ». Fridjof Capra “Le Tao de la physique”. Editions Sand.

Certains physiciens modernes ont conscience de ce principe fondamental. Parmi les différentes hypothèses actuelles, existe la “théorie de la “supersymétrie”, selon laquelle toutes les particules élémentaires auraient des partenaires “supersymétriques”, les « quarks » auraient les « squarks », les « électrons » auraient les « sélectrons » etc… tous assemblés dans des “boules Q” cachées quelque part dans l’univers. Leur rencontre avec la matière, représenterait une source d’énergie fabuleuse : “l’énergie supersymétrique”, qui pourrait servir en tant qu’énergie propre. Pour l’instant ces antiparticules accumulées quelque part dans l’espace n’ont jamais été découvertes ; les physiciens sont à la recherche de la matière perdue. En revanche, lors des collisions, on observe des transformations de photons en électrons et antiélectrons. Alors, nous pouvons supposer que l’antimatière est présente ici et maintenant.

Nous avons vu, que les quarks constituants intimes de la matière se groupent par trois pour former les baryons. D’autre part, ils sont liés par différentes “couleurs”, ainsi que par différents “parfums”. Saveurs, couleurs et parfums indiquent des variétés, ce ne sont que des artifices mnémotechniques sans contrepartie sensible.

La stabilité du noyau dépend des gluons, particules de l’interaction forte, qui n’existent pas d’une façon indépendante.

Dans la structure de la matière à l’intérieur du noyau, à part les trois quarks de base que les physiciens appellent “de valence”, le proton contient un nombre impressionnant d’autres quarks et de gluons et toutes ces particules sont appelées “particules virtuelles”.

Mais que représente le « virtuel » ? Toutes les particules ne sont-elles pas virtuelles et fantomatiques ?

Les particules virtuelles sont celles qui apparaissent et disparaissent tellement vite, qu’elles n’existent pas en réalité, mais laissent des traces. Elles surgissent du vide par une sorte de génération spontanée et disparaissent aussitôt.

En principe ces particules sont indécelables. Elles prennent et restituent l’énergie empruntée avant de manifester leur existence. C’est ce  qu’on appelle des fluctuations quantiques, en pensant qu’elles naissent du vide.

Mais, comment pourraient-elles être la source de création, si elles disparaissent… Et où vont-elles ? Nous ne pouvons observer que des éléments existants dans l’espace-temps, uniquement ceux qui possèdent les dimensions spatio-temporelles, car il nous est interdit d’observer l’inobservable. Nous ne pouvons pas discerner des phénomènes, qui ne durent pas dans le temps, ni ceux qui remontent le temps.

L’univers est multiple mais l’homme connaît ce qu’il voit. Il a la particularité de tout différencier, sans se rendre compte que la multitude dans ce monde est simplement une illusion.

Plus on pénètre au cœur de la matière, plus la densité d’individus virtuels augmente. Le nombre des populations internes semble dépendre de l’échelle de l’observation : la matière a-t-elle une structure “fractale” c’est-à-dire répétitive selon la taille comme les poupées russes ?

Comment les électrons, neutrons, protons, et leurs constituants multiples, toute cette population considérable flotte dans le vide sans position fixe, jusqu’à ce que l’observateur décide de la scruter ? Que représentent l’espace et le temps par rapport au vide ? Le vide est-il le néant ? Quelle est la vraie réalité ? Est-elle existante ou forgée par notre perception ? La matière ne semble pas exister objectivement. En outre, la difficulté de différencier, manipuler ou séparer les particules met des obstacles infranchissables à l’observation. La réalité serait plutôt une abstraction, remplie de symboles accommodés, capables d’exprimer les relations mathématiques du monde subatomique. La matière est-elle dématérialisée ? Est-ce l’observation qui lui donne existence ? Qu’est-ce qu’il y a au fond de la matière avant l’observation ? Rien que des probabilités de champs, des champs quantifiés, fluctuant dans l’espace-temps...

Dans des conditions particulières, les quarks peuvent se grouper par deux. Par rapport aux baryons composés de trois quarks de différentes couleurs, les mésons sont composés d’un quark, plus un anti quark de la même couleur.

Le méson fait partie des particules virtuelles ou exotiques. Il a été identifié en Europe, mais il était pressenti bien avant par la théorie de la “chromodynamique quantique”. La théorie prévoyait au niveau de l’interaction forte une particule exotique appliquée à assurer la stabilité du noyau.

La “chromodynamique quantique” prévoit trois types de mésons exotiques : “boules de glu, hybrides et diquarkoniums”. Ces derniers sont composés de deux paires quark-antiquark. Leur vie est extrêmement courte.

Grâce aux accélérateurs de particules les scientifiques produisent une faune impressionnante de populations de couples. Un vrai feu du ciel.

 

Conflit entre la réalité et la vie intime de la matière

Les physiciens du laboratoire  national de Brookhaven (USA) ont créé une étrange matière : l’association de six quarks (deux hauts, deux bas et deux étranges). Ils l’ont nommé dibaryon H.

Dans un article publié par “ Physical Review Letters “, Serge Haroche et Jean Michel Raymond démontrent un phénomène mystérieux : la “décohérence quantique“. L’expérience montre le dédoublement d’une onde électromagnétique perturbée par un atome de béryllium, et son retour vers l’apparence normale.

En fait c’est une tentative pour réconcilier la physique quantique et la physique classique. Leurs deux logiques semblent incompatibles.

             Autour du noyau, les orbites des électrons ont des énergies bien déterminées (l’énergie mécanique des électrons en mouvement sur cette orbite). Ainsi, un rayonnement est produit seulement lorsqu’un électron passe d’une orbite à l’autre (d’un état quantique à un autre). Normalement c’est l’énergie la plus basse, qui met l’atome dans son état quantique “fondamental”, donc le plus proche du noyau. Chaque fois, qu’un électron change d’orbite, il émet une onde déterminée, par conséquent les atomes ont un spectre caractéristique structuré en raies. L’électron ne peut pas descendre plus bas que son état quantique “fondamental”. Mais si quelqu’un veut le trouver dans l’étalement de l’onde, et s’il choisit une zone de façon aléatoire, il le trouve, en effet. Qui interdit d’associer à l’électron une direction déterminée ? Pourquoi ? Les triplés de quarks, qui forment les protons, qu’on appelle de “valence”, sont également bien étranges.

La physique moderne est devenue une physique formelle, renonçant définitivement à la représentation accessible à nos sens. Le Prix Nobel Eugen Wigner, en 1960, considérait les particules non comme unités matérielles, mais comme “des collections d’entités mathématiques”.

L’antimatière

 

Parallèlement  aux particules de matière naissent les particules d’antimatière. Leurs propriétés physiques sont opposées à celles des particules de la matière. Au contact, elles se désintègrent mutuellement. Et pourtant les antiparticules existent, elles apparaissent spontanément à partir du vide quantique. La coexistence des particules et des antiparticules est réelle, mais où sont les particules de l’antimatière ?

 

Pourquoi la nature aurait-elle façonné un monde unilatéral ? Si les lois de la physique sont symétriques, je dois déduire qu’à la quantité de matière qui existe ici et maintenant correspond la même quantité d’antimatière. Pourquoi personne ne la voit ? Si chaque particule a son antiparticule, la matière devrait avoir une image symétrique.

 

Les scientifiques utilisent la force électromagnétique pour séparer et conserver (pour un temps infinitésimal) quelques atomes d’antimatière.

 

Les particules « stables » comme les protons, installées dans notre Univers ont leurs correspondants : antiprotons, antiélectrons où la matière est antimatière.

 

L’antimatière a été découverte dans les années trente. Plusieurs physiciens y ont apporté des révélations intéressantes, comme Owen Chamberlain, Carl Anderson et surtout Paul Dirac. Vers 1930, éclairé par un pressentiment, ce génie découvre l’antiélectron dans une équation mathématique. Il recherchait un compromis entre la théorie quantique et celle de la relativité d’Einstein, en quête d’une équation quantique de l’électron qui s’accorde aussi à un électron très rapide, “relativiste” selon le langage des physiciens. Il trouva en effet une très belle équation, mais elle faisait intervenir deux électrons : un normal et un d’énergie négative, ce qui est  incompréhensible, car la matière dans son état fondamental se trouve en limite minimale d’énergie. Au-delà de cette limite, elle risque de s’effondrer sur elle-même. En outre, la fréquence des particules est proportionnelle à leur énergie. Par conséquent une particule à énergie négative va remonter le temps. Afin de conserver son équation il renverse la charge de l’électron qui devient positron à charge positive et sauvegarde l’équivalence mathématique entre l’énergie positive et négative.

 

Indépendamment de Paul Dirac, en observant le rayonnement cosmique, l’américain Carl Anderson décèle la trace d’un électron mais d’une charge positive, c’est le positron qui vient d’être détecté.

 

En 1995 au Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) à Genève, l’équipe dirigée par Walter Oelert et Mario Macri a assemblé neuf antiatomes d’hydrogène. Dans l’anneau de LEAR, certaines collisions d’antiprotons et d’atomes de gaz de xénon ont produit des paires d’électrons-positrons, (électron et antiélectron). Quelques positrons sont alors capturés en orbite autour des antiprotons. Les neuf atomes de l’antimatière ont vécu quelques dizaines de milliardièmes de seconde à une vitesse proche de celle de la lumière, et ceci malgré leur charge électriquement neutre.

 

Remarquez que lors des collisions, il y a toujours la production de paires particules - antiparticules et que d’un  faisceau  laser très puissant surgit une paire électron - positron. Ces expériences sont très importantes, car elles confirment la théorie de la symétrie.

 

Certains chercheurs émettent l’hypothèse d’un Univers qui pourrait vivre au rythme d’un battement : un « pulsar » fonctionnant comme le cœur humain…. Il y a une part d’intuition dans cette approche.

 

En réalité la science pose plus de questions qu’elle n’apporte de réponses : quel est l’aspect de la matière vu par la physique moderne : vide sillonné de champs de particules possibles ?

 

Le big-bang

 

Selon la théorie du big-bang, après l’explosion initiale, au fur et à mesure de son expansion et de son refroidissement, l’univers est passé par plusieurs stades.

 

Le premier est d’un milliardième de seconde, marqué par le rayonnement des photons. La création commence par l’émergence de toutes les particules et de leurs antiparticules à l’état libre. L’annihilation des particules par leurs antiparticules ne laisse que quelques nucléons isolés de charge positive. Ensuite, l’univers est né de ces quelques particules de matière qui ont survécu à l’apocalypse cosmique. Bien que le scénario paraisse attrayant, une énigme persiste. Un léger excédent de matière n’explique pas pourquoi, après l’annihilation des deux types de particules, l’univers nous apparaît rempli exclusivement de matière. D’autant qu’un excédent n’est pas possible, puisque les expériences montrent que la création d’une particule est couplée automatiquement, et par conséquent les particules ne pourraient être crées séparément de leurs antiparticules.

 

Comment pourrais-je comprendre la création de la matière, sans une quantité égale d’antimatière, à partir de rien ? La disparition des antiparticules bouleverse la symétrie logique et la loi de la conservation.

 

En matière de physique, une symétrie est observée depuis toujours. Ainsi, il existe un théorème appelé CPT (C pour Charge, P pour Parité et T pour Temps). Son concept est le suivant : un événement à l’échelle des particules peut se produire, si l’événement opposé peut également survenir avec la même probabilité. Autrement dit, en remplaçant la charge de la particule par sa charge opposée, en retournant la distribution spatiale (P), comme si la particule était reflétée dans un miroir, et en inversant le déroulement du temps (T), les équations doivent rester toujours valables.

 

Cela suppose beaucoup d’anomalies dans notre réalité et notre façon de voir le monde. Par exemple, si le temps est renversé en anti-temps, du futur vers le passé, les photons remonteraient le temps. La symétrie P propose l’existence d’une autre image comme dans un miroir d’une anti Terre, des anti humains et des anti océans, ou des anti montagnes. Tout cela paraît absurde, et les scientifiques tout en étant sûrs que leur théorème de CPT est indispensable, ne croient pas en son équilibre. Ils pensent que la brisure de symétrie en est la conséquence. Les trois éléments du théorème, surtout séparément, ont fait des preuves d’un déséquilibre symétrique.

 

Il me semble qu’effectivement si chaque élément est étudié séparé de l’ensemble, l’équilibre sera déstabilisé, et sa symétrie violée. Je pense que le déséquilibre est provoqué par la séparation. Les trois éléments réunis, Charge, Parité et Temps font une unité stable et la symétrie demeure. En réalité, le théorème est valable, mais la confusion vient d’une impossibilité d’observation. Effectivement, les scientifiques ne considèrent pas comme authentiques les événements non perceptibles et non calculables. Ces phénomènes sont attribués à la métaphysique ou à la philosophie.

 

Les transitions de phases sont des phénomènes tout à fait ordinaires qui se produisent tout le temps dans notre environnement : les transitions de premier ordre. Ce sont des transformations de l’eau par exemple, d’état liquide en l’état de vapeur ou solide. Mais si la matière se trouve dans un état instable, il se produit une autre transition de phase, dite de deuxième ordre.

 

Par exemple, dans un tube chauffé, les particules sont excitées et leur agitation thermique les empêche de s’orienter dans une direction, même si cette direction est stimulée par des aimants. Lorsque la température baisse les aimants les attirent vers une direction, alors la symétrie est brisée, les atomes ne sont plus dispersés d’une façon hétérogène.

 

On n’a pas précisé la raison pour laquelle la température a été élevée, pourquoi elle va baisser et qui va mettre les aimants. Dans le vide stellaire, il n’existe aucune activité semblable, et même si elle existait, qui l’aurait provoqué et pour quelle raison ? La transition de phases de deuxième ordre se produit avec une variation d’énergie du milieu. Elle est accompagnée d’une diminution d’énergie potentielle, et ce processus a été utilisé pour l’explication des événements au cours de l’évolution de l’univers. Le point de l’équilibre instable est appelé un faux vide, où l’énergie est supérieure au vrai vide. Au moment du big-bang, à chaque séparation d’une interaction à l’autre, il y avait une brisure de symétrie et une transition de phases.

 

Comment les physiciens ont-ils imaginé les différentes sortes de vide ?

 

Le « moule de Kouglof » nous raconte l’histoire d’une forme, comme un moule à gâteau, inventée spécialement pour pouvoir tenir une boule au milieu, dans un creux situé au centre d’une calotte, elle même placée au centre d’une gouttière circulaire. Afin de briser la symétrie, il faut faire tomber la boule dans le creux de la gouttière qui est plus creux que celui de la calotte, au milieu duquel est installée la boule. Lorsque la boule s’écarte de la calotte centrale qui constitue la zone de faux vide et tombe dans la gouttière, la symétrie du vide se brise et la densité de l’énergie descend très bas au niveau minimal, celui du vrai vide. Ce modèle a été modifié plusieurs fois. Toutes ces modifications paraissent des manipulations compliquées, des arrangements à posteriori pour justifier le scénario du départ. Cela ressemble plutôt à une œuvre surréaliste.

 

Dans notre monde, l’interaction forte s’applique aux noyaux constitués de baryons. Elle relie entre eux les quarks, particules composant les baryons.

 

Avant et après toute réaction nucléaire, le nombre de baryons et celui des leptons est conservé, mais lorsque les interactions étaient unifiées, selon la théorie du big-bang, les baryons pouvaient devenir des leptons et réciproquement. Ces échanges se produisaient par l’intermédiaire de particules très lourdes appelées bosons x et leurs antiparticules les x négatifs. Les bosons x et anti x matérialisaient la grande force d’unification GUT (Théorie de la Grande Unification) qui n’est pas démontrée pour l’instant.

 

Selon la théorie, tout au début de l’explosion, chaque photon se décompose en un x et un anti x, la symétrie est intacte.

 

Mais d’où vient la masse des bosons x, s’ils sont réellement issus des photons ? Quel est le phénomène capable de transformer l’énergie des particules sans masse en particules lourdes, dotées d’une énergie infinie ? D’où vient l’énergie supplémentaire ?

Ensuite les bosons x sont porteurs de la triple force unifiée et donnent naissance à la matière (quarks et électrons), et à l’antimatière (antiquarks et anti électrons) dans une proportion exacte. On croit que les bosons x et les anti x ont eu une prédilection pour la matière. Pour quelle raison ? Personne ne sait pourquoi les particules x cessent d’exister en équilibre dans ce milieu, et pourquoi elles l’étaient auparavant, d’autant plus qu’elles ne peuvent pas coexister comme toutes particules et antiparticules.

 

Au début, Einstein était persuadé que l’univers était statique. L’idée du big-bang était venue aux scientifiques après la découverte de l’astrophysicien Hubble, en 1929. Il montra, grâce à ses observations, que les corps célestes s’éloignent. Auparavant, l’expansion étant déjà envisagée par W. de Sitter dès 1917, les astrophysiciens ont alors conclu qu’il y a eu certainement un élan du départ qui a fait que les galaxies s’écartaient les unes des autres.

 

Aujourd’hui, la théorie du big-bang est fortement contestée par plusieurs physiciens. La théorie du cosmos et des particules subatomiques est contradictoire, elle n’est pas fondée sur une base solide. Le modèle du big-bang n’est pas une évidence, car il ne propose pas d’explication aux observations. Il s’est pourtant imposé, il a pris l’ampleur d’autorité depuis plus de cinquante ans.

 

La fin du monde

 

 

Si nous acceptons l’idée d’un début du monde, nous pouvons nous demander s’il aura une fin. Il existe trois suppositions, liées à la densité de la matière de l’univers, trois possibilités de mort probable de l’univers selon l’expansion.

 

Si la densité de matière de l’Univers est supérieure à la densité critique, il doit être fermé. Dans ce cas il y aura un big-crunch, sorte de big-bang à l’envers, une singularité, point unique où l’espace et le temps disparaîtront, comme si rien ne s’était passé. Après une expansion, il se contractera et s’effondrera sur lui-même.

 

Si sa densité est égale à la densité critique, l’Univers est plat, illimité et infini, son expansion se ralentira jusqu’à une quasi immobilité. La mort d’un monde plat est thermique. C’est l’idée préférée par la majorité d’astrophysiciens.

 

Si sa densité est inférieure à la densité critique, l’Univers est donc ouvert, infini et son expansion est éternelle.

 

Aussi en partant du principe de simplicité, sachant que l’univers adopte le plus simple, la cosmologie moderne envisage la possibilité de trois formes universelles.

 

Si l’univers a une courbure positive, alors il est une hyposphère de volume fini ; s’il a une courbure nulle, il est un hyper plan de volume infini ; enfin, s’il a une courbure négative, il ressemble à une selle de cheval en trois dimensions et de volume infini.

 

Le destin de l’univers est, par conséquent, fonction de sa masse initiale, de la vitesse d’expansion de l’espace, et de sa géométrie. A ce jour l’incertitude demeure ; l’univers est-il ouvert, fermé ou plat ?

 

Si l’Univers est courbe, la somme des angles d’un triangle n’est pas forcément égale à 180 degrés, et les droites parallèles peuvent dans certains cas se rencontrer.

 

L’Univers serait-il hyperbolique de volume infini ? En outre, toutes les directions sont équivalentes, il n’y a pas d’axe spécifique. L’espace ne peut pas être plus dilaté, ou plus contracté dans une direction, ou dans une autre : c’est l’isotropie.

 

Mais depuis peu, cette hypothèse est renversée : l’Univers serait plutôt plat. Deux expériences internationales : “Boomerang” et “Maxima” ont évoqué des suggestions en faveur d’un univers plat.

 

D’autre part, puisque les protons sont de charge positive en déséquilibre (sans équivalent de charge matérielle négative) et ne soupçonnant pas la présence éternelle de l’antimatière, les scientifiques prévoient leur mort, dans plusieurs milliards d’années (10 suivi de 32 zéros, puis de 33 plus tard, lorsqu’ils ont refait les calculs). Comment peut-on vérifier cette hypothèse ? Une des voies de vérification serait de constater qu’un proton se désintègre effectivement à cet âge. Mais il fallait pour cela pouvoir atteindre cet âge et être sûr qu’une telle désintégration ne serait pas accidentelle, due aux particules cosmiques créées en permanence dans l’univers. Des dispositifs ont été enterrés à 700 mètres de profondeur dans le tunnel de Fréjus. Ils sont constitués d’une succession de plaques de fer, séparées par des détecteurs, capables d’enregistrer la gerbe de particules qui se produit en cas de désintégration d’un proton. La masse totale du fer est telle que l’ensemble de ces atomes contient beaucoup de protons et les chercheurs croient avoir ainsi une chance d’en voir mourir au moins un parmi eux au cours des années.

 

Cela m’étonnerait, puisque la matière, les protons en question sont éternels et leur vie est assurée par l’équilibre unique de la symétrie universelle (matière – antimatière) que vous allez découvrir plus loin dans la nouvelle Théorie de relativité essentielle. 

Le chaos

Les nouvelles théories du chaos démontrent qu’il n’est pas synonyme de désordre. Dans le comportement des fluides turbulents existent des formes stables, mathématiquement traduisibles par des formules complexes mais identifiables. Il subsiste un ordre à travers le désordre apparent, développé par la théorie du chaos déterministe. Dans des phénomènes d’apparence aléatoires surgissent des mécanismes qui ne sont pas dus au hasard. Si les résultats de l’observation ont une apparence irrégulière, les théories vérifiées par ordinateur ont créé des mécanismes pour éliminer le hasard comme cause.

 

Les formations bizarres appelées “attracteurs étranges” sont des objets géométriques qui apparaissant naturellement, dessinent des parallèles laissant des espaces libres, et permettent de prévoir certaines propriétés de similitude. L’infinité de courbes parallèles donne un aspect étrange en raison de la structure feuilletée particulière. La théorie du chaos consiste à déterminer des lois d’évolution permettant un schéma déterministe et résumé par une formule mathématique précise.

 

Pour les systèmes présentant une sensibilité aux conditions initiales qui sont des systèmes de base, le mouvement de la réalité dans l’espace paraît chaotique, mais sa transposition dans l’espace de phase fait apparaître un ordre semi - quantitatif. L”attracteur étrange” est ce phénomène qui sert ou provoque des comportements possibles et ordonnés. En d’autres termes, d’un côté se révèle une loi d’interaction précise, de l’autre, des conditions initiales imprécises. Ces deux conditions vont fonder une réaction dépendante de la sensibilité à ces conditions initiales.

 

Ceci donne une idée du chaos déterministe, où les apparences de l’aléatoire peuvent masquer un ordre caché qui crée l’ordre dans l’espace de phase.

 

Cependant, la prévision est impossible, car la moindre imprécision de l’estimation du départ produit une divergence fondamentale. Cette imprévisibilité nous échappe, elle est la propriété de la sensibilité aux conditions initiales. Même si deux conditions au départ sont semblables, elles peuvent produire des états différents dans le fonctionnement du système. C’est le fameux papillon de Lorenz, qui a un pouvoir fabuleux, « ce papillon battant des ailes, au Brésil, peut déclencher une tornade au Texas. »

 

La matière inerte a une structure conduisant nécessairement à la création d’ensembles pré - vivants qui, à leur tour produisent, créent la matière vivante.

 

Dans ce sens Ilya Prigogine, Prix Nobel de chimie, a formé son idée à partir d’une observation : « le désordre n’est pas un état naturel de la matière, mais un stade qui précède l’émergence d’un ordre plus élaboré ». Cette idée est inspirée par “l’expérience de Bénard”. Il s’agit plus précisément des phénomènes de structure d’un liquide, de l’eau par exemple, soumise à des conditions d’une température élevée. Le mouvement des molécules s’accélère par la chaleur, au départ au hasard, mais par la suite elles se regroupent en des formes ordonnées pour donner des apparences hexagonales.

 

A partir de la capacité d’auto - structuration de la matière sous l’influence d’un transfert énergétique, d’abord Bénard, ensuite Prigogine ont conclu qu’après un chaos apparent, intervient un ordre naturel, inscrit dans la nature profonde de la matière. Prigogine a démontré l’existence d’une structure organisée, qui unit la matière inerte au pré - vivant et au vivant.

 

La matière a la capacité intrinsèque de se structurer pour créer des substances vivantes. Dans la construction d’une cellule vivante entrent une vingtaine d’acides aminés et une quantité impressionnante d’enzymes spécifiques. La probabilité pour que ces enzymes différentes se combinent de manière ordonnée pour former une cellule vivante, pendant une durée de plusieurs milliards d’années, est de l’ordre de 101000 contre 1. Cela veut dire, que le hasard n’est pas la cause de la création de la vie.

La vie sur Terre

 

Il y a quatre milliards d’années, sur Terre existaient déjà des molécules capables de transférer les informations et d’évoluer pour créer la vie. Les micro-organismes fossiles découverts en Australie sont les plus anciens témoignages de la matière vivante. Une manifestation de vie très ancienne a été découverte sous la forme de cyanobactéries filamenteuses. Ces bactéries primitives étaient capables de synthétiser du carbone à partir du dioxyde de carbone atmosphérique. Apparemment elles sont parmi les premiers micro-organismes sur Terre. Néanmoins cette chimie n’existe plus, elle n’a pas laissé de traces et il n’y a aucun moyen de vérifier son efficacité.

 

Les empreintes anciennes de la vie qui se trouvent au Groenland dans les sédiments d’Isua datent de 3,8 milliards d’années. Dans ceux d’Akilia a été découverte l’existence des isotopes de carbone, ce qui suggère l’éventuelle présence d’un carbone d’origine biologique et d’une activité photosynthétique, donc de l’expression d’une vie primitive.

 

Outre le carbone, l’élément le plus important pour la vie est l’eau. Dans l’univers 70 % de la masse totale est constituée d’hydrogène et 4,92 % d’oxygène. L’eau en état liquide existe dans des endroits très précis à une température et une pression nécessaires à l’existence des bactéries. Elle est la base de la chimie des métabolismes du vivant. Toutes les chaînes biologiques fonctionnent dans leur  transfert d’information grâce aux liaisons d’hydrogène. Cependant, le premier transfert d’informations a existé entre cristaux mais dans un cercle fermé. Les expériences ne livrent aucune activité de transfert, ni d’exemple d’évolution de minéraux. Aujourd’hui le passage d’une vie minérale à une vie organique reste un mystère.

 

Dans l’organisation des molécules organiques le carbone joue un rôle principal. Il sert à construire l’ossature de la matière vivante, et se combine avec l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le phosphore et le soufre pour construire les molécules vivantes.

 

Similitude ente la matière et la vie

 

Les acides aminés ont une même chiralité. C’est l’image caractéristique des acides aminés biologiques qui signe leur authenticité. Les acides aminés protéiques sont L (lévogyres), ils dévient le plan de la lumière polarisée vers la gauche.

 

Pourquoi les molécules vivantes ont-elles suivi l’exemple des particules de la matière, puisque leurs deux formes spatiales sont créées en égale abondance, et ont statistiquement autant de chances d’apparaître. Les acides aminés ont-ils préféré la géométrie L et laissé la géométrie D, parallèlement au phénomène du choix des baryons positifs ?

 

L’essentiel est de savoir que la vie viole le principe de parité. Il n’y a aucune forme de vie, qui se sert des deux énantiomères : L et D en mélange pour les acides aminés et les nucléotides. Si les molécules étaient lévogyres et dextrogyres dans un amalgame, il serait impossible d’élaborer des protéines cohérentes. Dans ce cas de mélange, comme une grappe de raisin (dit racémique), la réplication de l’ADN serait exclue. Les acides aminés biologiques ont la même chiralité (ils sont homochirons). Les cristaux ne dévient pas la lumière polarisée, car ils sont composés de parties égales de L et D, une combinaison naturellement racémique qui est symétrique. Pourquoi les éléments de la vie sont asymétriques à conformation spatiale gauche ?

 

Les opinions à ce sujet se partagent en deux camps :

D’un côté, ceux qui croient à des fluctuations aléatoires, dues au hasard, ce qui provoquerait une dissymétrie physique typique pour l’univers. Ils soutiennent l’idée que le mélange racémique n’est jamais parfaitement équilibré. Il y aurait quelques molécules en plus grand nombre qui pourraient favoriser, sans préciser par quel moyen, l’une des formes. Cette idée ressemble étrangement à celle du Modèle standard au sujet de l’émergence de la matière. De plus, cela n’a jamais été observé et prouvé.

 

Pour la deuxième école, la cause de l’homochiralité est plutôt dans une force inconnue qui est asymétrique, cela peut être aussi la radioactivité Bêta, ou alors, le rayonnement solaire qui est polarisé circulairement à droite le matin, et à gauche le soir. Pourtant la lumière du soleil du matin et du soir rend l’effet global nul, sauf s’il existe une majorité d’endroits exposés à l’Est donc à la lumière polarisée droite. Ces rayons lumineux pourraient détruire les acides aminés D, mais cela est très peu plausible et difficilement vérifiable.

 

En espérant une réaction de racémisation dans l’espace, des échantillons ont été envoyés à bord de la capsule Proton 8 pendant 14 jours. Aucune racémisation des acides aminés, même non organiques, n’a été observée.

 

Deux chercheurs du laboratoire des champs magnétiques intenses à Grenoble, Geert Rikken et Ernst Raupach, ont expérimenté une méthode qui consiste à combiner lumière et champ magnétique pour déséquilibrer un mélange racémique. Ils ont réussi à créer un petit excédent d’une chiralité par rapport à l’autre. Peut-on conclure que la lumière des étoiles où les champs très intenses peuvent influencer les molécules pour maintenir l’homochiralité indispensable à l’existence de la vie ? Encore une heureuse circonstance ?