1er septembre 2007 ...suite...L’anomalie des sondes Pionner 

Au passage d’une partie du très intéressant livre de Lee Smolin « Rien ne va plus en physique ! L'échec de la théorie des cordes », on peut mieux appréhender les raisons possibles des écarts de trajectoire des sondes Pioneer, à partir des théories non-standards offrant une nouvelle vision de la gravitation, de la matière noire….

(voir pour plus de détails le blog http://jeanzin.fr/index.php?2007/07/18/102-lee-smolin).

Théories non-standards MOND



Cela commence par l'analyse des fréquences micro-ondes du fond cosmologique (ci-dessus) où l'on constate un pic, pouvant correspondre à une résonance reliée à la taille de l'univers quand il devint pour la première fois transparent, ainsi qu'une direction privilégiée qui semble réfuter l'hypothèse de l'inflation et d'un univers beaucoup plus étendu.

Ce n'est peut-être qu'une coïncidence mais si on divise cette supposée taille de l'univers de 10 milliards d'années lumières par la vitesse de la lumière cela correspond à peu près à l'âge actuel de l'univers. Mieux, la vitesse de la lumière au carré divisée par cette taille donne la valeur de l'accélération (très faible) produite soi-disant par la constante cosmologique !

Cette observation déjà faite en 1983 par Mordehai Milgrom permettrait surtout d'expliquer une anomalie de la gravitation tout en se débarrassant à la fois de l'énergie noire et de la matière noire !

En tout cas, ce que les astronomes appellent "la loi de Milgrom" implique une modification de la loi newtonnienne de la gravitation pour les très petites accélérations de l'ordre de la constante cosmologique, ce qu'on appelle MOND (Modified Newtonian Dynamics) et qui pourrait être lié à "l'anomalie Pioneer", voire à une possible très petite variation de la constante de structure fine (ou constante alpha), ou bien à la masse des neutrinos...

La théorie de Milgrom pose que la loi de Newton n'est plus correcte lorsque l'accélération devient inférieure à la valeur magique de 1,2x10 puissance -8 cm/s. Passé ce point, au lieu de décroître comme le carré de la distance, elle décroît comme la distance. 280-281

En fait, MOND prédit le mouvement des étoiles à l'intérieur des galaxies mieux que tous les modèles fondés sur la matière noire. 282

- DSR-II

Un autre fait troublant semble pouvoir remettre en cause la relativité restreinte, c'est ce qu'on appelle la "coupure GZK". A cause du fond diffus cosmologique occupant tout l'espace, Greisen, Zatsepine et Kouzmine ont prédit qu'aucun proton ne pouvait arriver sur la Terre avec plus d'énergie que celle nécessaire pour produire des pions lorsqu'ils entrent en interaction avec les photons du fond micro-onde.

C'est cette énergie, plus de 10 millions de fois plus grande que l'énergie obtenue dans les accélérateurs actuels, que l'on appelle la "coupure GZK". Or les expériences AGASA ayant détecté des énergies supérieures, cela pourrait indiquer une modification de la relativité restreinte aux énergies extrêmes. Plus précisément, il se pourrait que les photons d'énergies diverses se déplacent à des vitesses légèrement différentes !

En tout cas, ces expériences utilisant le cosmos comme laboratoire permettent de tester des phénomènes à l'échelle de Planck, ce qu'on croyait inaccessibles avant longtemps ! (et ce que Luis Gonzalez-Mestres physicien parisien bien connu pour son action contre le harcèlement moral avait entrevu depuis le milieu des années 1990).

A partir de là une autre incompatibilité de la relativité restreinte avec la théorie quantique a été découverte : la relativité restreinte implique en effet la "contraction des longueurs" pour un observateur en mouvement. Or cette contraction, qui est certes uniquement apparente, ne pourrait descendre en dessous de la longueur de Planck. Ceci a des implications sur la vitesse de la lumière elle-même.

L'idée centrale d'Einstein était que les différents observateurs observent la même vitesse du photon, même s'ils sont en mouvement l'un par rapport à l'autre, parce qu'ils observent l'espace et le temps de façon différente. leurs mesure du temps et de la distance varient de telle manière qu'une seule vitesse, celle de la lumière est universelle. 301

On pourrait faire le même raisonnement avec la longueur de Planck qui serait vue identique par tous les observateurs, sans contraction, car rien n'existe qui pourrait être plus court que la longueur de Planck, quel que soit l'observateur. C'est ce qu'on appelle la Relativité Doublement Restreinte (DSR en anglais).

Cette idée, combinée à celle de João Magueijo d'une vitesse de la lumière plus grande au début de l'univers (VSL qui rend caduque le concept d'inflation) donnera la DSR-II. Les circonstances de la naissance de cette théorie sont assez extravagantes, naissant d'un dialogue dans un bar, avec une sorte de conscience modifiée et un demi sommeil, entre João somnolent à cause du décalage horaire et Lee revenant épuisé de New-York après les événements du 11 septembre !

Dans notre version, les photons qui ont plus d'énergie se déplacent plus vite. Ainsi, au tout début de l'univers, quand la température était très élevée, la vitesse de la lumière était en moyenne plus grande que celle d'aujourd'hui. Mais lorsqu'on remonte dans le temps, la température se rapproche de l'énergie de Planck et la vitesse de la lumière devient infinie. 306-307

C'est, bien sûr, difficile à croire, mais la cohérence mathématique serait démontrée au moins pour un univers en 2 dimensions, et sans doute en 3 ! Cela change complètement notre compréhension de la relativité restreinte où la vitesse de la lumière avait été remplacée par le concept de vitesse limite ou de "constante de structure de l'espace-temps". Il semblerait pourtant que cela soit compatible avec la théorie des cordes (qui peut tout accepter!) mais surtout avec la gravité quantique à boucles qui en sort confortée.

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