DG: Une nouvelle Gravit Pour comprendre l'Univers

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DG Une nouvelle GravitéPour comprendre l'Univers

• Frédéric Henry-Couannier
• CPPM/RENOIR Marseille
• www.darksideofgravity.com

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Plan

• Introduction Historique
• La Relativité Générale
• DG la Gravité avec son Coté Obscur
• DG sur Terre, dans le Système Solaire et
  l'Univers
• Conclusion

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Introduction Historique
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VIème et Vème siècle Av J-C Les Grandes
Intuitions

• Il existe un ordre caché, de relations
  numériques et géométriques (Pythagore), un monde
  des idées pures (Platon) par delà le chaos
  apparent des phénomènes
• Un petit nombre de principes simples permanents
  (idéalement un!), permet de rendre compte
  rationnellement de la multitude mouvante des
  manifestations (Thalès l'eau, Héraclite le feu,
  Anaximandre l'Apeiron, Démocrite les atomes
  ...)?
• Rem Un fol espoir !

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XVIIè Newton La science est possible!

• Définitivement vrai
• Les mouvements de tous les corps en chute
  libre (dans le ciel et sur terre) s'expliquent
  par l'attraction gravitationnelle universelle que
  les masses exercent entre elles.
• Faux (mais très bonne approximation)?
• Loi 1 Les corps s'attirent par une force prop à
  leurs masses et inversement prop au carré de la
  distance qui les sépare.
• Loi 2 L'accélération de chaque corps est prop à
  la Force subie et inversement prop à sa masse.

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La Gravitation selon Newton

• ? Ne concerne que les corps massifs
• ? Force instantanée à distance
• Rem les principes ou lois, de même que la
  nouvelle vision qui en découle peuvent défier le
  sens commun.
• ? Symétrie entre action et réaction
• ? Laccélération subie par un corps ne dépend pas
  de sa masse

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De Newton au XXème siècle des Forces et des
Particules

• Trois nouvelles forces sont identifiées
• - Electromagnétique (XIXème siècle)?
• - Nucléaire faible (XXème siècle)?
• - Nucléaire forte (XXème siècle)
• Triomphe de l'idée de particules élémentaires (et
  de la deuxième grande intuition)
• Élémentaires car indivisibles
• Elémentaires car en petit nombre de types
  différents aux propriétés simples

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4 Interactions Fondamentales
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Particules de matière
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Relativité Générale (I) des Principes aux
Equations

• Si la science est possible, il doit exister des
  lois qui ne dépendent pas du point de vue de
  l'observateur, sinon il faudrait ré-établir les
  lois pour chaque point de vue possible (travail
  infini!)?
• Il faut généraliser la notion d'universalité

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Relativité Générale (II) des Principes aux
Equations

• Un changement de point de vue s'appelle une
  symétrie
• Les propriétés des objets concrets (particules)
  et les grandeurs abstraites (figurant dans les
  équations) se transforment en général sous les
  symétries
• Quelques symétries importantes

• Les rotations
• Les changements de vitesse (boosts)?
• Les translations dans l'espace et le temps

• L'inversion des 3 directions
• de l'espace ou Parité
• Linversion du temps

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Relativité Générale (III) des Principes aux
Equations

• Il faut que les équations de la physique gardent
  la même forme sous n'importe quelle symétrie
  continue de l'espace et du temps
• Les plus simples équations qui vérifient cela
  sont celles de la Relativité Générale équations
  d'Einstein!
• Elles décrivent un phénomène bien connu la
  gravité...mieux que celles de Newton !
• Nous avons déduit la RG d'un unique
  Principe la science est possible !
• La pensée pure peut elle trouver les lois de la
  physique
• sans s'aider de l'expérience ?!

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La Gravitation des Equations d'Einstein

• Toutes les formes d'énergie peuvent produire de
  la gravité
• La lumière (bien que sans masse), le
  mouvement (énergie cinétique)
• Les corps en mouvement (y compris la lumière qui
  est déviée) subissent la gravité différemment des
  corps au repos.
• La gravitation est propagée par des ondes
  gravitationnelles (à la vitesse de la lumière)?
• Tous les corps ressentent la gravité de façon
  identique quelle que soit leur composition tout
  se passe comme si la gravité était un phénomène
  de déformation de l'espace et du temps les
  corps ne font que suivre les rails invisibles de
  l'espace-temps courbé
• La gravité ralentit le temps (Tour de Harvard
  0.1 s par 106 ans )?
• L'espace-temps n'est plus le contenant
  spectateur passif dans lequel on décrit les
  phénomènes, il est dynamique il interagit avec
  les corps et avec lui même !

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5600''/siècle 5025'' (terre) 532''
(perturbations) 42'' (RG)?
Déviation de la lumière au ras du disque
solaire 1.7''(RG)?

gt
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(No Transcript)
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La Relativité Générale Aujourd'hui

• Points forts
• Triomphe de la deuxième grande intuition
• Succès éclatants dans tous les nombreux et variés
  tests de la gravité
• Les limites ?
• Calcul exact impossible en général, calcul
  approximatif
• extrêmement fastidieux en pratique
• Non prédictive en cosmologie sans le principe
  cosmologique
• Avec principe cosmologique modèle épicyclique
• Incompatibilité notoire avec la Mécanique
  Quantique
• Elimination dun nombre infini d'autres
  équations possibles
• Certaines prédictions cruciales encore à tester
  (trous noirs, OGs,
• gravito-magnétisme)?
• L'effet Pioneer une anomalie ?

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La Gravité avec son Coté Obscur des Principes
aux Equations

• Principes
• 1. Plus de Symétrie qu'en RG! Les équations
  doivent aussi garder la même forme sous symétries
  discrètes comme l' inversion du temps
• 2. L'espace et le temps ne doivent pas se
  déformer ni participer aux interactions
• 1. ou 2. gt Théorie de la gravité avec son coté
  obscur
• La théorie possède deux secteurs
• La gravité de fond
• La gravité des masses

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La Gravité avec son Coté Obscur

• Encore plus de symétrie (continues et discrètes)?
• Calcul toujours élémentaire
• Compatible avec la Mécanique Quantique
• Succès dans tous les tests connus de la gravité
• Très prédictive l'univers sans épicycles ?

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La Gravité des Masses (I)?

• En régime de faible gravité (système solaire),
  très faibles écarts avec la Relativité Générale
• En régime de forte gravité, écarts importants
  avec la Relativité Générale pas d'horizon pour
  les Trous noirs!

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La Gravité des Masses (II)?

• Il existe (dans le même espace) un second
  versant de la gravité. Le monde des particules
  qui vivent sur cet autre versant est invisible de
  notre versant analogie du jeu de dames (cf JP
  Petit)?
• L'inversion du temps permet de passer d'un
  versant à l'autre
• et inverse la masse
• Masses vivant sur le même versant sattirent
• Masses vivant sur des versants différents se
  repoussent

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La Gravité de Fond

• Pas de paradoxe dinversion du temps
• 3 solutions possibles
• ??? Discontinuités attendues
• ???? Univers inhomogène

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Facteur d'expansion de lunivers
Inversion du temps
Habituellement Inverser le temps Remonter le
temps
t ? 8
t0 Big Bang
Facteur d'expansion
Gravité obscure Inverser le temps Sauter
dans la face cachée de l'univers
a(t)?
1
1/a(t)?
t0
t ? 8
- 8?t
Le point de vue extérieur
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Facteurs d'expansion
Versant obscur expansion décélérée
t24/5
t2 ? 8
NotreVersant expansion accélérée
t24/3
De plus nos horloges (t1) accélèrent par rapport
à celles (t2) du versant obscur
t1t20
t1 ? 8
Le point de vue des observateurs
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Les Effets de la Gravité de Fond

• En RG, tout l'univers est plongé dans la même
  gravité de fond
• L'espace s'étend (les ondes lumineuses se
  dilatent)?
• La matière (les atomes) et le système solaire
  sont rigides 
• En DG, l'univers est compartimenté en zones
  plongées dans des gravités de fond différentes
• L'espace ne se déforme jamais mais
• La matière (atomes) et le système solaire se
  contractent ou se dilatent de façon identique
  s'ils sont dans la même zone

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Des ondes gravitationnelles Longitudinales

• RG Transverses et quadrupolaires
• DG Longitudinales comme les ondes sonores
• Amas de Persée
• Chocs et oscillations

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LEffet Pioneer
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LEffet Pioneer

• La fréquence des ondes radio reçues des sondes
  Pioneer de
• 20 à 70 U.A a augmenté anormalement au cours du
  temps
• Interprétations à priori possibles
• Une décélération anormale constante dirigée vers
  le soleil
• Une dérive temporelle des horloges de Pioneer /
  Terre
• Tous les autres effets envisagés ont été écartés.

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LEffet Pioneer
Apparu entre 10 et 15 U.A
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La loi de Hubble
La fréquence des ondes lumineuses n'a pas varié
durant leur voyage Les atomes (horloges) ont par
contre accéléré au taux H0 gt la durée du
voyage donc l'espace semble se dilater au taux H0
30
Leffet Pioneer
Une discontinuité entre 10 et 15 U.A.
Ici le temps accélère à un taux H0
Ici le temps décélère à un taux H0
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New Horizon détecte une discontinuité de la
vitesse des particules du vent solaire à 0.5 UA
de Jupiter
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Le Sursaut de la comète Holmès

• Observation (10/2007) Enorme et soudain gain de
  
• luminosité 1 million en qqs heures.
• Cause Eruption de poussières et de glace,
  probable
• fragmentation du noyau.
• Explication ?!, la comète est à 2.44 UA du
  soleil, trop loin
• pour que le rayonnement solaire puisse expliquer
  le sursaut.

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Le Sursaut d'HolmèsDiscontinuité et choc ?
34
Le Sursaut d'HolmèsDiscontinuité et choc ?
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Discontinuités dans le système solaire
Pioneer_1983
New-Horizon
Holmès
Encelade
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Des Discontinuités sur Terre ?
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La foudre en boule
- Apparaît suite à un éclair - Forme sphérique,
20 à 40cm - Souvent jaune-rouge, parfois bleue,
verte, blanche - 1 à 30 secondes de durée de vie,
disparition explosive (gt hautes pressions) ou
progressive - Déplacements horizontaux à v lt qq
mètres/seconde - Attirée par les fils
électriques - 10000C ? à la surface, ambiante au
voisinage - Récemment reproduite au laboratoire
(expériences de décharges)?
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Une étoile miniature ?

• Un Puits de Potentiel (PdP) à symétrie sphérique
  confine la matière gt température et pression
  augmentent.
• Problème Pas un PdP gravitationnel
  (négligeable) ou électrostatique (instable).
• Solution un PdP gravitationnel discontinu.
• Formation Concentration de charges (base de
  l'éclair) qui élève le champ électrostatique à
  une valeur seuil critique.

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Tout s'explique

• La boule de lumière est nécessairement chargée
• Le PdP piège les particules massives, pas la
  lumière
• gt Haute température et apparence lumineuse
• Même accélération pour toutes les particules
  capturées
• gt Gain d'énergie eVs/nucléon, meVs/électron.
• Les particules qui s'échappent sont refroidies
• gt température ambiante dans le sillage
• Rayon R déterminé par la charge Q donc la
  décharge initiale
• gt R quelconque
• Echanges avec le milieu extérieur en 1/R2 et
  volume en 1/R3
• gt Durée de vie en 1/R
• Perte de charge gt évaporation ou explosion si
  la
• discontinuité disparaît brutalement.

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Une expérience de décharge(RECOM, Institut
Kurchatov)
41
Traces étranges et boules de lumière
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Traces étranges passe-muraille et pointillés
43
Chargées mais pas élémentaires
44
Transmutations nucléaires
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Trous et tranchées
Microphoto trou d'entrée d'EV dans du verre de
plomb. Eclaboussures. 2600C/0.1 micron.
Microsphères intensément lumineuses
associées. Shoulders
46
Trous et tranchées
Microphoto section trou d'entrée d'EV dans oxyde
d'Aluminum (fusion à 2050C). Eclaboussures.
Densité d'électrons celles des nucléons dans
un solide. Pénétration qq mms. Shoulders
47
Trous et tranchées
Trous d'entrée et sortie d'EV dans feuille d'Alu.
Vitesse des EVs 0.1 vitesse de la lumière
dans le vide. Ca, Mg, Si apparus dans les
zones du Pd impactées par des EVs. Shoulders
48
Traces étranges
Traces et trous dans le Palladium Savvatimova.
Sauts et pulsations
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Traces étranges
Traces et trous dans le Palladium. Pulsations
dans une émulsio Savvatimova.
50
Traces étranges
51
Traces étranges
Anneaux et sauts sur une émulsion nucléaire.
Matsumoto
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Les micro boules de lumière

• Micro boules de lumière, Ectons, EV, Amas, Rayons
  étranges le même phénomène! (Dash, Shoulders,
  MileyLewis, Iviolov, Savvatimova, Urutskoev,
  Matsumoto...)?
• Le confinement et la température permettent
  fusion et transmutation nucléaires ! Neutrons
  s'échappant refroidis par la discontinuité gt
  difficiles à détecter
• La boule peut tranférer sa matière dans le
  versant conjugué de l'univers via la
  discontinuité gt peut traverser la matière sans
  y laisser de trace, disparaître ou réapparaître,
  léviter!
• La boule désagrège le matériau traversé et le
  reconstitue en partie dans son sillage gt trous,
  tranchées, traces chimiques.

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Discontinuités et structures du versant obscur
dans l'univers

• Trous noirs pas d'horizon mais une colossale
  discontinuité autour et/ou dans l'objet massif.
  Matière et lumière y sont aiguillés vers le
  versant conjugué de l'univers.
• Des discontinuités à toutes les échelles (amas,
  galaxies, étoiles)
• Structures du versant obscur gravité attractive
  sur un même versant mais répulsive entre les deux
  versants.
• gt Tous les observables de la cosmologie sont à
  revoir.

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Vides et structures du versant obscur aident ils
à faire tourner les galaxies?
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Mieux que la matière noire
Le vide creusé par la galaxie dans le versant
conjugué imite l'effet d'un halo de matière
noire......Mais sans les inconvénients- Pas
de constellation de grumeaux- Pas d'effet de pic
au centre
DG, Simple et prédictive de l'antimatière
normale du coté obscur
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La cosmologie et ses observables
Diagramme de Hubble des Supernovae gt
accélération douce t1.33 1.52-0.11
Atomes gt Emission du rayonnement fossile
Galaxies, Planètes...
Noyaux H, He, Li,...
Reseau de PdPs
Premières étoiles
18 Milliards d'années
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Le rayonnement de fond à 2.7Khomogène à 1/100000
près sans inflation !
Le taux d'expansion est si lent que les
fluctuations vont pouvoir croître rapidement
après le découplagegt Matière noire inutile !
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Une structure périodique sous-jacente ?
Détectée aujourd'hui dans la distribution des
galaxies!
Angle apparent de la période (pic) 1
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L'empreinte du versant obscurGrands vides
raréfiés par les structures du versant obscur
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Le réseau qui constitue la structure du vide a
été le germe de la structure périodique de
l'univers
Versant obscur décélère t4/5
Notre versant accélère t4/3
Discontinuités
Discontinuités et différents régimes d'expansion
ont brisé la symétrie
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L'empreinte du versant obscur ?Anneau de matière
noire ou couche sphérique de matière du versant
obscur ?
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Tests du Gravitomagnétisme avec Gravity Probe B
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Tests du Gravitomagnétisme avec Gravity Probe B
RG Test au de leffet dentraînement dû à la
rotation de la terre sur elle même sur les
toupies de GP-B DG Il existe un ref
privilégié dans lequel le mouvement ne contribue
pas à la gravité gt Pas deffet
dentraînement. Probable déviation périodique
dépendant de la vitesse de la terre/soleil Autres
effets possibles - Rotation d'un système
inertiel local/univers lointain
- Traversées de discontinuité GPB_Status
 Effets inattendus, poursuite de l'analyse 
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Conclusion

• DG lautre option d'un choix binaire qui se
  présente au niveau
• des fondements conceptuels de la RG
• DG OK avec tous les tests, explique leffet
  Pioneer et très
• prédictive dans tous les secteurs de la
  gravité (y compris
• Ondes Gravitationnelles)?
• DG propose une alternative non épicyclique à la
  matière noire.
• Un programme détude théorique et
  observationnel des effets de
• discontinuité sera probablement nécessaire
  avant de pouvoir
• assurer la cosmologie

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Des Théories Concurrentes ?

• Les théories directement confrontées aux tests
  procèdent par la démarche toujours épicyclique
  qui consiste à modifier les équations en
  introduisant des termes supplémentaires et leurs
  paramètres libres associés.
• Paysage de théories et non prédictivité
• Deuxième grande intuition de la science sacrifiée

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La Gravité des Masses (Complément)?

• La gravité est instantanée à distance dans le
  système de coordonnées privilégié?
• Seule la masse crée de la gravité dans le système
  de coordonnées privilégié?
• Les effets de la gravité sur la lumière, les
  horloges, les corps en mouvement sont comme en
  Relat Gén

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La Science est donc Possible (Le réèl est
intelligible)? Il est possible, via une
chaîne de raisonnements et de calculs, de rendre
compte qualitativement et quantitativement dune
multitude de faits dobservation et d'expérience
(idéalement tous) à partir dun nombre restreint
de principes universels (idéalement un seul) . ?
Pour de la vrai
science il faut - Rationalité et
accord avec les observations
(Première intuition) -Economie
de moyens assurant prédictivité donc
falsifiabilité
(Deuxième intuition)?

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L'empreinte du versant obscur Couche sphérique
de matière du versant obscur ?
?
Des anneaux d'étoiles ont aussi été découverts
(autour de notre galaxie)