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Un seul univers, ou deux ?
** **Quelles sont les idées spéculatives d'aujourd'hui ?
Deux références :
R. Foot et R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1er déc. 1995
Z.G. Berezhiani et R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 - 1er déc. 1995.
Ces deux travaux sont consacrés au problème du déficit de neutrinos solaires. Foot et Volkas pensent que l'Univers est composé de deux « secteurs », énantiomorphes. Ils appellent le second secteur un « secteur miroir » (effet Jonas, peut-être...). Ce deuxième univers est P-symétrique (voir Physique géométrique B, consacré à la théorie des groupes). Foot et Volkas suggèrent que l'énergie, au centre du Soleil, est transportée par des neutrinos normaux et des « neutrinos miroir ». Ils proposent d'étendre notre univers en incluant un secteur P-symétrique. Depuis les années cinquante, nous savons que notre univers n'est pas parfaitement symétrique. Voir : T.D. Lee et C.N. Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)
Lorsque des processus typiquement « droits » se produisent, au cours d'un temps caractéristique, le processus symétrique, « gauche », miroir-symétrique, implique un temps caractéristique légèrement différent (la différence est de 10⁻⁹). Ce processus symétrique appartient au monde de l'antimatière. Il a été prédit et observé (prix Nobel). Cela s'appelle la violation du principe de parité. Cela concerne « notre secteur ». Foot et Volkas suggèrent l'existence d'un univers jumeau, avec une violation de parité inverse. Ils supposent que l'ensemble : notre secteur plus le secteur miroir, forme une entité entièrement P-symétrique. Le « secteur miroir » de Foot et Volkas est P-symétrique par rapport au nôtre.
Tel que présenté dans Physique géométrique B :
J.P. Petit & P. Midy : Géométrisation de l'antimatière par l'action coadjointe d'un groupe sur son espace des moments. 4 : Groupe jumeau [Physique géométrique B, 4, 1998].
Nous avons construit un monde jumeau CPT-symétrique. Suivant cette idée, 50 % de l'énergie libérée pourrait être transportée par des « neutrinos miroir CPT-symétriques ».
Il existe une autre raison pour essayer d'imaginer quelque chose de différent du Modèle standard. Dans l'univers très primitif, le monde est comparable au tohu-bohu juif. Comme l’a dit Steven Weinberg, à ce moment-là, l’Univers est un mélange de toutes sortes de rayonnements. Il veut dire que si l’on trouve des photons, des neutrinos et des antineutrinos, les particules massives (et leurs antiparticules) se déplacent à une vitesse très proche de celle de la lumière.
Les photons donnent des paires particule-antiparticule. Ensuite, ces dernières entrent en collision et s’annihilent, produisant des photons à haute énergie. Et ainsi de suite.
Ensuite, l’expansion refroidit les photons, dont la température de rayonnement varie comme 1/R, R étant la distance moyenne entre deux particules. Lorsqu’elles n’ont plus assez d’énergie pour produire des paires, cette production s’arrête. Ensuite, l’annihilation détruit la matière et l’antimatière, par un processus irréversible.
La question principale devient :
- Pourquoi sommes-nous ici, toi et moi ? Pourquoi cette lutte mutuelle n’a-t-elle pas complètement anéanti les deux sœurs ennemies : matière et antimatière ?
Réponse ? Aucune réponse......
Perdu, la moitié de l’univers. Si quelqu’un a des informations, merci de contacter immédiatement un laboratoire de physique théorique.
En 1967, l’académicien russe Andréi Sakharov fut le premier à suggérer que la « cosmogénèse » aurait pu produire deux univers au lieu d’un seul :
A. Sakharov : « Violation du CP et asymétrie baryonique de l’Univers ». ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; Traduction JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A. Sakharov : « Modèle cosmologique à plusieurs feuilles ». Prépublication de l’Institut de mathématiques appliquées, Moscou 1970
A. Sakharov : « Modèle cosmologique de l’Univers avec inversion du vecteur temps ». ZhETF 79 : 689-693 (1980) ; traduction en Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)
A. Sakharov : « Structure topologique des particules élémentaires et asymétrie CPT » dans « Problèmes de physique théorique », dédié à la mémoire de I.E. Tamm, Nauka, Moscou 1972, pp. 243-247
Dans la vision de Sakharov, les deux flèches du temps sont inversées. Il a aussi suggéré que ses deux univers jumeaux pourraient être énantiomorphes.
J’ai fait la même chose, dix ans plus tard, sans connaître les travaux de Sakharov. Référence :
[1] : J.P. Petit : Univers enantiomorphes à flèches du temps opposées. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris, t.284, série A, 1977, p.1315
(Univers énantiomorphes aux flèches du temps opposées)
[2] : J.P. Petit : Univers en interaction avec leur image dans le miroir du temps. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris, t.284, série A, (6 juin) 1977, p.1413
(Univers interagissant avec son image miroir dans l’espace-temps) : l’« effet Jonas ».
Les théoriciens des supercordes s’interrogent sur l’objet fondamental constitutif de l’univers, la clé de la Théorie du Tout (TOE). Ils pensent avoir établi les propriétés de symétrie que devrait posséder cet objet inconnu (selon différentes variantes), basées sur la théorie des groupes. Le groupe E8 x E8 est l’une des variantes. Les groupes sont les « pères de la géométrie ». Le groupe galiléen, qui traduit toutes les propriétés de notre espace-temps (translations spatiales, rotations, plus translations temporelles), dans sa vision la plus naïve (euclidienne, avec temps absolu), engendre un espace-temps euclidien.
Le groupe de Lorentz produit l’espace-temps de Minkowski (celui de la Relativité restreinte).
Les théoriciens des supercordes cherchent la géométrie d’un espace à dix dimensions obéissant à des propriétés de symétrie spéciales que toutes les particules élémentaires, connues et inconnues, obéissent.
Supposons que j’aie six grandeurs :
x, y, z, a, b, g.
Je décide, par exemple, que je peux ajouter ou soustraire un nombre entier de fois à chacune des trois premières une quantité a, et que je peux ajouter ou soustraire un nombre entier de fois à chacune des trois suivantes p/2. Cela constitue un groupe. Ses éléments neutres consistent à ajouter ou soustraire une quantité nulle. Un objet existe satisfaisant ces relations — le cube. L’espace issu de cette structure de groupe est à trois dimensions, pavé de cubes. Une sorte de cristal.
La cristallographie repose entièrement sur la théorie des groupes. Lorsque nous avons le groupe, nous avons la manière dont le cristal est construit.
On pourrait dire que les théoriciens des supercordes pensent déjà détenir les bons groupes, mais cherchent maintenant le cristal correspondant. Un cristal à dix dimensions. Ils ont les groupes, mais pas l’objet. Ils ont la clé, mais pas le bâtiment qui l’accompagne.
Tout cela donne lieu à des échanges véritablement surréalistes lors des colloques, comme celui qui a eu lieu récemment à Aspen, Colorado. Le journal Scientific American en a rendu compte dans son édition de janvier 1996, dans un article intitulé « Expliquer tout », de Madhusree Mukerjee, rédactrice. [...]
À la recherche de cet objet magique supposé organiser l’univers à dix dimensions, certaines personnes parlent de « sphères épinglées », de hérissons couverts de vecteurs, ou de « chenilles velues », de membranes à cinq dimensions (Duff, de l’Imperial College de Londres), capables de se rouler sur elles-mêmes « comme la peau d’une saucisse ».
Schwarz, du Caltech (l’un des pionniers de la théorie), ajoute : « J’aurais dû être chauffeur de camion ! »
D’autres parlent de « trous noirs de masse nulle ».
Jeffrey A. Harvey, de l’Université de Chicago, s’exclame :
« Cela veut dire que vos trous noirs ont une masse nulle ? Se déplacent-ils à la vitesse de la lumière ? »
« Non, ils n’ont rien, pas de quantité de mouvement », répond Gary T. Horowitz de l’Université de Californie à Santa Barbara.
« Oh, mais c’est de la fumisterie ! » s’exclame Leonard Susskind de Stanford.
Ils n’ont ni énergie, ni quantité de mouvement — il n’y a rien là-dedans ! » proteste Harvey.
Strominger : « Peut-être dans certaines régions de l’univers, des portions d’espace existent sous forme de petites gouttes, dans lesquelles les trous noirs se transformeraient en cordes, et vice versa. Dans notre environnement, ces petites gouttes pourraient sembler naviguer dans des univers virtuels, qui n’existeraient qu’un temps infinitésimal, car elles disparaîtraient immédiatement, avant même d’être observées. »
Susskind : « Personnellement, je pense que c’est de la merde. »
En 1986, quelqu’un a demandé à un chercheur de résumer la « Théorie du Tout » en sept mots, et il a répondu :
- Oh, Seigneur, pourquoi m’as-tu abandonné ?
Tout cela est intéressant, mais ce n’est pas terminé, comme on peut le voir. Jamais dans l’histoire de la physique une théorie n’a suscité de telles convulsions qu’aujourd’hui, alors que dix articles sont publiés chaque jour sur le sujet. Et nous ne pouvons pas dire si la montagne accouchera d’une souris ou la souris d’une montagne.
En tout cas, quelques hommes des supercordes :
- Schwarz (Caltech)
- Green (Queen Mary College)
- Lauréat du prix Nobel Abdus Salam (directeur du centre de physique théorique de Trieste, Italie, et professeur à l’Imperial College de Londres).
Leur point de départ : E8 x E8.
Référence : « Supercordes, une théorie du tout ? ». PC.W. Davis & J. Brown, Cambridge University Press 1988.
John Schwarz :
La deuxième symétrie fait référence à un autre type de matière, que nous appelons souvent matière ombre. De tels objets ombre seraient invisibles pour nous.
Michael Green ** ** :
De la théorie, nous trouvons une nouvelle forme de matière que nous ne pouvons pas observer directement, optiquement, car elle n’interagirait avec la matière normale que par la force gravitationnelle. Mais les particules ombre pourraient interagir entre elles par d'autres forces.
Abdus Salam :
De la théorie des supercordes, nous pouvons construire un autre univers qui interagirait avec le nôtre uniquement par la force gravitationnelle. Cela pourrait expliquer pourquoi la supersymétrie est brisée dans notre propre univers et pourrait apporter une compréhension originale du problème du spectre des masses des différentes particules.
En tout cas, rien de plus ne semble venir, sauf ces courtes phrases.
Comment imaginer deux mondes interagissant uniquement par la gravitation ? Retournons à l’échiquier, avec les deux équipes de joueurs distinctes.
Version originale (anglais)
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A single universe, or two ?
** **What are the speculative ideas on line today ?
Two references :
R. Foot and R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1° dec 1995
Z.G.Berezhiani and R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 - 1 dec 1995.
These two works are devoted to the solar neutrino deficit problem. Foot and Volkas think that the Universe is composed by two "sectors", enantiomorphic. They call the second sector a "mirror sector" (Jonas'effect, perahps...). This second universe is P-symmetric (see Geometrical Physics B, devoted to group theory). Foot and Volkas suggest that the energy, in the center of the sun, is carried by normal neutrinos and "mirror-neutrinos". They suggest to extend our universe, including a P-symmetrical sector. Since the fifties we know that our universe is not perfectly symmetrical. See :T.D.Lee and C.N.Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)
When typically "right" processes occur, during some characteristic time, the symmetrical process, "left", mirror-symmetrical, implies a slightly different characteristic time (the difference is 10-9). The symmetrical process belongs to anti-matter world. It was predicted and observed (Nobel's price). This is called the violation of Parity Principle. This refers to "our sector". Foot and Volkas suggest the existence of a twin universe, with inverse parity violation. The assume that the whole : our sector plus mirror sector, composes a fully P-symmetrical entity. The "mirror sector" of Foot and Volkas, is P-symmetrical with respect to ours.
As presented in Geometrical Physics B :
J.P.Petit & P.Midy : Geometrization of anti-matter through coadjoint action of a group on its momentum space. 4 : Twin group [Geometrical Physics B, 4, 1998].
We have built a CPT-symmetrical twin world. Following this idea, 50% of the released energy could be carried by "CPT-symmetrical mirror neutrinos".
There is another reason to try to imagine something different from the Standard Model. In the very early universe, world is comparable to the jewish* tohu-bohu* . As said Steven Weinberg, at this time, the Universe is a mixture of all kinds of radiations . He means that if one finds photons, neutrinos and anti-neutrinos, the massive particles (and their anti) go at a velocity very close to light velocity.
Photons give particle-antiparticle pairs. Then these latter collide and annihilate, giving high energy photons. And so on.
Then the expansion cools the photons, whose radiation temparature varies like 1/R , R being the mean distance between two particles. When they have not enough energy to produce pairs, this production stops. Then the annihilation destroys matter and anti matter, through an irreversible process.
The main question becomes :
- Why are we here, you and me ? Why has this mutal killing not vanished completely the two enemy-sisters : matter and anti-matter ?
Answer ? No answer......
Lost, half of the universe. If somebody has some information, please, contact any theoretical physics' lab, immediatly.
In 1967 the Russian academician Andréi Sakharov was the first to suggest that "cosmogenesis" could have produced two universes instead a single one :
A.Sakharov : "CP violation and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; Traduction JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A.Sakharov : "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied Mathematics, Moscow 1970
A.Sakharov : "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion". ZhETF 79 : 689-693 (1980) ; traduction in Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)
A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry" in "Problems in theoretical physics", dedicated to the memory of I.E.Tamm, Nauka, Moscow 1972, pp. 243-247
In Sakharov's vision the two arrows of time are reversed. He also suggested that his twin Universes could be enantiomorphic.
I did the same, ten years after, unaware of Sakharov's work. Reference :
[1] : J.P.Petit : Univers enantiomorphes à flèches du temps opposées. French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris.t.284, serie A, 1977, p.1315
( Enantiomophic universes with opposite time arrows )
[2] : J.P.Petit : Univers en interaction avec leur image dans le miroir du temps . French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris.t.284, serie A, ( 6 june ) 1977, p.1413
(Universe interacting with its space-time mirror image) : the "Jonas-effect".
Superstringers are inquiring into the fundamental object making up the universe, the key to the Theory of Everything (TOE). They think they have built the symmetry properties this unknown object should possess (according to different variants), based on group theory. The group E8 x E8 is one of the variants. The groups "fathers geometry." The Galilean group, which translates all the properties of our space-time (spatial translations, rotations, plus temporal translations), in their most naive view (Euclidean, with absolute time) fathers a Euclidean space-time.
The Lorentz group secretes Minkowski space-time (the one of Special Relativity).
The superstringers are searching the geometry of a ten-dimensional space obeying the special symmetry properties which all elementary particles, known and unknown, obey.
Let us suppose that I have six quantities:
x, y, z, a, b, g.
I decide, for example, that I can add to or subtract from the first three a whole number of times a quantity a and that I can add to or subtract from the following three p/2 a whole number of times. This constitutes a group. Its neutral elements consist in adding or subtracting a null quantity. An object exists satisfying these relations -- the cube. The space flowing from this group structure is a three dimensional one, paved with cubes. A sort of crystal.
Crystallography is entirely based on group theory. When we have the group, we have the way in which the crystal is built.
We might say that superstringers think they already own the good groups, but are looking now for the corresponding crystal. A ten dimensional crystal. They have the groups, but not the object. They have the keystone, but not the edifice accompanying it.
All this gives rise to truly surrealistic exchanges in colloquia, like that which recently took place in Aspen, Colorado. The journal Scientific American reported in its issue of January 1996, in an article entitled "Explaining everything," by Madhusree Mukerjee, staff writer. [...]
Seeking this magical object supposed to organize the ten-dimensional universe, some people speak about "studded spheres," hedgehogs bristling with vectors, or "hairy caterpillars," membranes with five dimensions (Duff, of London's Imperial College), capable of rolling onto themselves "like the skin of a sausage."
Schwarz, of Caltech (one of the pioneers of the theory), adds, "I should have been a truck driver!"
Others speak of "black holes with zero mass."
Jeffrey A. Harvey, of the University of Chicago, cried out:
"Does that mean that your black holes have zero mass? Do they move at the speed of light?"
"No, they have nothing, no momentum," Gary T. Horowitz of the University of California at Santa Barbara turns to reply.
"Oh, baloney!" That was Leonard Susskind of Stanford.
They have no energy, no momentum -- there's nothing there!" Harvey protests.
Strominger: "Somewhere in the universe portions of space might exist in the shape of little drops, entering into which black holes would be transformed into strings, and vice-versa. In our environment these little drops could seem to navigate in virtual universes, which would exist for an infinitesimal period of time, since they would immediately disappear, before they could be observed.
Susskind: "I personally think it's a lot of crap."
In 1986 someone asked a researcher to sum up the "Theory of Everything" in seven words, and he answered:
- Oh, Lord, why have you forsaken me?
All this is interesting, but it's not over, as we can see. Never in the history of physics has a body of theory given rise to such convulsions as now, when ten articles are being published on the subject every day. And we cannot say whether the mountain will give birth to a mouse or the mouse to a mountain.
Anyway, some superstring men :
-
Schwarz (Caltech)
-
Green (Queen Mary College)
-
Nobel Price winner Abdus Salam (Director of the theoretical physics center of Trieste, Italy and professr at the Imperial College London).
Their starting point : the E8 x E8 .
Reference : "Superstrings, a theory of everything ? ". PC.W.Davis & J.Brown, Cambridge University Press 1988.
John Schwarz :
The second symmetry refers to another kind of matter, that we often call shadow-matter. Such shadow-objects would be invisible to us.
Michael Green** **:
From the theory, we find a new kind of matter we could not observe directly, optically, for it should interact with normal matter through gravitational force only. But shadow particles could interact one with the other through other forces.
Abdus Salam :
From superstring theory we can build another universe which would interact with ours only through gravitational force. This could explain why supersymmetry is broken in our own universe and could bring some original insight on the problem of the different particles mass spectrum.
Anyway, nothing more seems to come, except these short sentences.
How could we imagine two worlds interacting only through gravitation? Let us return to the checkers board, with the two distinct players teams.