VERIFICATIONS DES PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA PHYSIQUE ET DE LA COSMOLOGIE Luis Gonzalez-Mestres LAPP, CNRS-IN2P3 – Université de Savoie France 2012, ANNEE DU CENTENAIRE DE LA MORT D’HENRI POINCARE (Nancy, 29 avril 1854 – Paris 17 juillet 1912) PRINCIPE DE RELATIVITE Henri Poincaré, 1895 ”A propos de la théorie de M.Larmor” L’Eclairage électrique, Vol. 5, 5. L’expérience a révélé une foule de faits qui peuvent se résumer dans la formule suivante : il est impossible de rendre manifeste le mouvement absolu de la matière, ou mieux le mouvement relatif de la matière par rapport à l’éther. Tout ce qu’on peut mettre en évidence, c’est le mouvement de la matière pondérable par rapport à la matière pondérable. . Les théories proposées rendent bien compte de cette loi, mais à une double condition : 1° Il faut négliger la dispersion et divers autres phénomènes secondaires du même genre ; 2° Il faut négliger le carré de l'aberration. Or, cela ne suffit pas ; la loi semble être vraie même sans ces restrictions ainsi que l'a prouvé une récente expérience de M. Michelson. Il y a donc là aussi une lacune qui n'est peut-être pas sans quelque parenté avec celle que le présent article a pour but de signaler. Et, en effet, l'impossibilité de mettre en évidence un mouvement relatif de la matière par rapport à l'éther ; et l'égalité qui a sans doute lieu entre l'action et la réaction sans tenir compte de l'action de la matière sur l'éther, sons deux faits dont la connexité semble évidente. Peut-être les deux lacunes seront-elles comblées en même temps. Henri Poincaré, 1895 ”A propos de la théorie de M.Larmor” L’Eclairage électrique, Vol. 5, 5. PRINCIPE DE RELATIVITE DE POINCARE : DEPUIS LES ANNEES 1890, HENRI POINCARE INSISTE SUR LA NECESSITE DE FORMULER UNE NOUVELLE RELATIVITE REMPLAÇANT CELLE DE GALILEE ET AVEC UNE VALIDITE TOUT AUSSI EXACTE => IMPOSSIBILITE DE MESURER LE MOUVEMENT ABSOLU POINCARE ET L’ETHER Peu nous importe que l’éther existe réellement ; c’est l’affaire des métaphysiciens. L’essentiel pour nous c’est que tout se passe comme s’il existait et que cette hypothèse est commode pour l’explication des phénomènes. Après tout, avons-nous d’autre raison de croire à l’existence des objets matériels ? Ce n’est là aussi qu’une hypothèse commode ; seulement elle ne cessera jamais de l’être, tandis qu’un jour viendra sans doute où l’éther sera rejeté comme inutile. Cours Sorbonne 1887-888 HENRI POINCARE A LA CONFERENCE DE SAINT-LOUIS DE SEPTEMBRE 1904 : Peut-être devons-nous construire toute une Mécanique nouvelle que nous ne faisons qu'entrevoir, où, l'inertie croissant avec la vitesse, la vitesse de la lumière deviendrait une limite infranchissable. La Mécanique vulgaire, plus simple, resterait une première approximation puisqu'elle serait vraie pour les vitesses qui ne seraient pas très grandes, de sorte qu'on retrouverait encore l'ancienne Dynamique sous la nouvelle. [Poincaré parle bien d’une MECANIQUE] Nous n'aurions pas à regretter d'avoir cru aux principes, et même, comme les vitesses trop grandes pour les anciennes formules ne seraient jamais qu'exceptionnelles, le plus sûr dans la pratique serait encore de faire comme si l'on continuait à y croire. Ils sont si utiles qu'il faudrait leur conserver une place. Vouloir les exclure tout à fait, ce serait se priver d'une arme précieuse. Je me hâte de dire, pour terminer, que nous n'en sommes pas là et que rien ne prouve encore qu'ils ne sortiront pas de la lutte victorieux et intacts. (POINCARE A LA CONFERENCE DE SAINT-LOUIS, 1904) AU MOMENT DE LA PUBLICATION PAR LORENTZ DE SA TRANSFORMATION, POINCARE DRESSE A LA CONFERENCE DE SAINT-LOUIS DE 1904 SUR L’AVENIR DE LA PHYSIQUE MATHEMATIQUE LE TABLEAU QUI PREVAUT AUJOURD’HUI : - UNE NOUVELLE MECANIQUE, BASEE SUR LE PRINCIPE DE RELATIVITE QU’IL A FORMULE DES 1895. c = vitesse de la lumière = vitesse critique ; l’inertie augmente avec la vitesse m -> m (1 - v²/c²)⁻1/2 - LA « VIEILLE MECANIQUE » RESTE VALABLE DANS LA LIMITE DES FAIBLES VITESSES POINCARE AVAIT DONC DÉJÀ ANNONCE UNE NOUVELLE MECANIQUE (ET PAS SEULEMENT UNE THEORIE DE L’ELECTROMAGNETISME) LORSQU’IL A ECRIT SON ARTICLE DU 5 JUIN 1905 « Sur la dynamique de l’électron », Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, Tome 140, p. 1504-1508, COMPLETANT LE TRAVAIL DE LORENTZ ET LA FORMULATION DE SA TRANSFORMATION. CETTE TRANSFORMATION AGIT SUR L’ESPACE-TEMPS ET CORRESPOND A CELLE ACTUELLEMENT UTILISEE => ELLE DETERMINE LE CONTENU DE LA MECANIQUE SYMETRIE DE l’ESPACE-TEMPS => INVARIANCE DE LA PHYSIQUE PAR RAPPORT A UNE LOI DE TRANSFORMATION DES VITESSES => INVARIANCE DE LA MECANIQUE. => LA RELATIVITE RESTREINTE DOIT ETRE CONSIDEREE COMME AYANT ÉTÉ CLAIREMENT FORMULEE APRES L’ARTICLE DE POINCARE DE JUIN 1905. LA QUESTION DE L’ETHER N’EST PAS DETERMINANTE, SON ROLE ETANT PUREMENT FORMEL POINCARE, ARTICLE DU 5 JUIN 1905 : Il semble au premier abord que l’aberration de la lumière et les phénomènes optiques qui s’y rattachent vont nous fournir un moyen de déterminer le mouvement absolu de la Terre, ou plutôt son mouvement, non par rapport aux autres astres, mais par rapport à l’éther. Il n’en est rien; les expériences où l’on ne tient compte que de la première puissance de l’aberration ont d’abord échoué et l’on en a aisément découvert l’explication; mais Michelson, ayant imaginé une expérience où l’on pouvait mettre en évidence les termes dépendant du carré de l’aberration, ne fut pas plus heureux. Il semble que cette impossibilité de démontrer le mouvement absolu soit une loi générale de la nature. (…) Le point essentiel, établi par Lorentz, c’est que les équations du champ électromagnétique ne sont pas altérées par une certaine transformation (que j’appellerai du nom de Lorentz) (…) (…) j’ai été d’abord conduit à supposer que la propagation de la gravitation n’est pas instantanée, mais se fait avec la vitesse de la lumière. Cela semble en contradiction avec un résultat obtenu par Laplace qui annonce que cette propagation est, sinon instantanée, du moins beaucoup plus rapide que celle de la lumière. Mais, en réalité, la question que s’était posée Laplace diffère considérablement de celle dont nous nous occupons ici. (…) Quand nous parlerons donc de la position ou de la vitesse du corps attirant, il s’agira de cette position ou de cette vitesse à l’instant où l’onde gravifique est partie de ce corps; (…) L’ARTICLE « COURT » DE POINCARE DU 5 JUIN 1905, QUI ANNONCE DÉJÀ LE CONTENU DE SON ARTICLE « LONG » : i) RAPPELLE D’EMBLEE LE PRINCIPE DE RELATIVITE FORMULÉ DIX ANS PLUS TOT ET LA GENESE DE CE PRINCIPE ; ii) COMPLETE LA TRANSFORMATION DE LORENTZ QUI S’APPLIQUE EGALEMENT A LA MECANIQUE ; iii) POSE LES BASES DE LA THEORIE DES CHAMPS MODERNE EN SUPPOSANT QUE LA FORCE GAVITATIONNELLE SE PROPAGE A LA VITESSE DE LA LUMIERE. LA NOTION D’ONDE GRAVITATIONNELLE Y APPARAIT EXPLICITEMENT. POUR HENRI POINCARE, LA RELATIVITE EST UN PRINCIPE FONDAMENTAL QUI SERA CONFIRME PAR DES EXPERIENCES DE PLUS EN PLUS PRECISES EINSTEIN, EN REVANCHE, EN ARRIVERA A S’INTERROGER A CE SUJET ET ADOPTERA UNE ATTITUDE PLUS PRAGMATIQUE VERS 1921 A L’EGARD DES PETITES ECHELLES DE DISTANCES (PHYSIQUE DES CONSTITUANTS DE LA MATIERE) Possible violation de la relativité Albert Einstein, 1921 Geometry and Experiment (Anglais, 1922) "It is true that this proposed physical interpretation of geometry breaks down when applied immediately to spaces of sub-molecular order of magnitude. But nevertheless, even in questions as to the constitution of elementary particles, it retains part of its importance. For even when it is a question of describing the electrical elementary particles constituting matter, the attempt may still be made to ascribe physical importance to those ideas of fields which have been physically defined for the purpose of describing the geometrical behaviour of bodies which are large as compared with the molecule. Success alone can decide as to the justification of such an attempt, which postulates physical reality for the fundamental principles of Riemann's geometry outside of the domain of their physical definitions. It might possibly turn out that this extrapolation has no better warrant than the extrapolation of the idea of temperature to parts of a body of molecular order of magnitude” Source : MacTutor History of Mathematics Archive ALBERT EINSTEIN, DANS « LA GEOMETRIE ET L’EXPERIENCE » (1921) L’interprétation physique de la géométrie ici représentée se montre certes inefficace quand on l’applique immédiatement à des espaces d’un ordre de grandeur submoléculaire. Mais elle garde une partie de sa signification même en face des questions sur la constitution des particules élémentaires. Car on peut essayer d’attribuer même alors une signification physique à ces notions de champ —dont on a donné une définition physique pour la description de l’état géométrique des corps qui sont grands par rapport à la molécule — quand il s’agit de la description des particules élémentaires électriques qui constituent la matière. Le succès seul peut décider si l’essai consistant à accorder aux notions fondamentales de la géométrie riemannienne une réalité physique, qui dépasse la région définie physiquement, est justifié. Peut-être constaterait-on à la fin que cette extrapolation est aussi peu justifiée que celle de la notion de température, quand il s’agit des parties d’un corps qui sont d’un ordre de grandeur moléculaire. ALBERT EINSTEIN, DANS « LA GEOMETRIE ET L’EXPERIENCE », 1921 PLUS DE 20 ORDRES DE GRANDEUR… … entre les échelles de distances moléculaires et les longueurs d’onde des rayons cosmiques les plus énergétiques observés dans les décennies récentes. PAS DE VIOLATION PROUVEE DE LA RELATIVITE RESTREINTE MAIS LES MESURES DE PRECISION SONT DIFFICILES, LES DONNEES INCOMPLETES… DE NOMBREUSES ETUDES RESTENT A FAIRE LA RELATIVITE N’EST PAS LE SEUL PRINCIPE A VERIFIER A TRES HAUTE ENERGIE • Mécanique quantique – Principe d’incertitude standard… • Conservation de l’énergie et de l’impulsion liée à l’invariance par translation spatio-temporelle • (Au moins) quatre dimensions effectives de l’espace-temps • (CPT, Lagrange-Hamilton, vide…) PAR EXEMPLE : - Les relations de commutation de la mécanique quantique sont-elles modifiées par des fonctions de l’énergie et de l’impulsion « visibles » à très haute énergie ? La mécanique quantique standard serait-elle une limite de basse énergie ? - Le vide serait-il inhomogène à des très petites échelles de distances ? Ou fluctuerait-il dans le temps ? => Principes de conservation ? Propagation des particules d’ultra-haute énergie ? SENSIBILITE DES PARTICULES D’UHE (ULTRA-HAUTE ENERGIE) Cinématique relativiste standard : E = c (p² + m² c²) 1/2 E= énergie, p = impulsion, c = vitesse de la lumière. Pour p >> m c : E≃ p c + m² c³/2p Le terme m² c³/2p décroit avec l’énergie => les bilans énergétiques deviennent de plus en plus sensibles aux petites perturbations au fur et à mesure que l’énergie augmente. COUPURE DE GREISEN-ZATSEPIN-KUZMIN (GZK) SUR LE FLUX DES RAYONS COSMIQUES D’UHE Pour un proton avec E ≃ 10²⁰ eV, on a : m² c³/2p ≃ 4 . 10⁻³ eV => UN PROTON AVEC E ≃ 10²⁰ eV PEUT ABSORBER UN PHOTON DU RAYONNEMENT MICRO-ONDE ET PERDRE UNE PARTIE DE SON ENERGIE EN EMETTANT UN PION, L’ENERGIE DU PHOTON ABSORBE ETANT SUFFISANTE POUR RENDRE POSSIBLE CETTE REACTION La coupure de GZK est censée commencer autour de E ≃ 5 . 10¹⁹ eV Mais une très faible violation de la symétrie de Lorentz peut la supprimer : E≃ p c + m² c³/2p – α p³ c³ (EPl )⁻² EPl = énergie de Planck = 1.22 x 10²⁸ eV Pour E ≃ 10²⁰ eV, p³ c³ (EPl )⁻² ≃ 7 . 10³ eV => α ≈ 10⁻⁶ suffirait pour supprimer la coupure de GZK Mes articles : arXiv:physics/9704017 , arXiv:physics/9712047 arXiv:0902.0994 (CRIS 2008), arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) CE TYPE DE VIOLATION DE LA SYMETRIE DE LORENZ NE PEUT PRODUIRE DES EFFETS OBSERVABLES QU’A TRES HAUTE ENERGIE Pour E ≃ 10¹³ eV (10 TeV), p³ c³ (EPl )⁻² ≃ 7 . 10⁻¹⁸ eV PARFAITEMENT INDETECTABLE AUTRES EFFETS POTENTIELLEMENT OBSERVABLES A TRES HAUTE ENERGIE : - Des particules instables à basse énergie peuvent devenir stables à très haute énergie - Suppression du rayonnement synchrotron arXiv:astro-ph/0011182 UNE CONDITION ESSENTIELLE POUR LA PRODUCTION DE CES EFFETS : L’EXISTENCE D’UN REPERE LOCAL PRIVILEGIE AUTREMENT, ON ABOUTIT A DES SCHEMAS QUI NE CONSERVENT PAS L’ENERGIE ET L’IMPULSION, ET OU LE ROLE DE LA DEFORMATION DE LA CINEMATIQUE PEUT ETRE SUBSTANTIELLEMENT DIMINUE PAR UN CHANGEMENT DE REPERE GENERATION COSMOLOGIQUE DU REPERE LOCAL PRIVILEGIE DANS NOTRE UNIVERS ? SUGGERE => REPERE LOCAL OU LE RAYONNEMENT MICRO-ONDE EST A PEU PRES ISOTROPE OU LES SYMETRIES CONVENTIONNELLES SERAIENT-ELLES UNE VUE DE BASSE ENERGIE ? RAISONNEMENT HABITUEL : LA PHYSIQUE DES PARTICULES OBEIT A DES SYMETRIES SPONTANEMENT BRISEES, QUI DEVIENNENT DE PLUS EN PLUS EXACTES AU FUR ET A MESURE QUE L’ON MONTE DANS L’ECHELLE D’ENERGIE ET QU’ON SE RAPPROCHE DE L’ECHELLE DE PLANCK => GRANDE UNIFICATION, ETC… CE SCHEMA SE BRISERAIT-IL A UNE ECHELLE DE TRANSITION CORRESPONDANT A DES ENERGIES EN DESSOUS DE CELLE DE PLANCK ? Voir le Post Scriptum à arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) VERIFICATIONS EXPERIMENTALES DETECTION DES RAYONS COSMIQUES D’UHE APRES DE LONGUES INCERTITUDES, HIRES PUIS AUGER ONT OBSERVE UNE SUPPRESSION DU FLUX MESURE DES RAYONS COSMIQUES D’UHE COMPATIBLE AVEC LA COUPURE DE GZK CEPENDANT, L’INTERPRETATION DE CE RESULTAT N’EST PAS ENCORE CLAIRE => POSSIBLE LIMITATION DES SOURCES ASTROPHYSIQUES ? Article récent d’AUGER : arXiv:1111.2263 QUELQUES PROBLEMES OUVERTS SUR L’INTERPRETATION DES DONNEES D’AUGER - ROLE DES SOURCES ASTROPHYSIQUES - COMPOSITION DU SPECTRE D’UHE (PROTONS, NOYAUX…) - POUR LA VERIFICATION D’UNE POSSIBLE VIOLATION DE L’INVARIANCE DE LORENTZ, FORCE DE CET EFFET POUR LE PROTON : PLUS FAIBLE SI LE PROTON DOIT ETRE TRAITE COMME UN OBJET COMPOSE DE QUARKS ET DE GLUONS arXiv:0902.0994 (CRIS 2008) PERSPECTIVES SUR CET AXE - SUITE D’AUGER - EXPERIENCES SUR SATELLITE (UHE) - ETUDES SUR LES SOURCES ASTROPHYSIQUES ET SUR LA COMPOSITION DU SPECTRE UHE - VERIFICATIONS D’AUTRES PRINCIPES - APPROFONDISSEMENT THEORIQUE - LIEN AVEC LA COSMOLOGIE - COMPLEMENTS D’INFORMATION PROVENANT DE WMAP ET PLANCK - (…) THE NEW YORK TIMES, 31 DECEMBRE 2002 DENNIS OVERBYE, INTERPRETING THE COSMIC RAYS In the late 1990's Dr. Luis Gonzalez-Mestres of the National Center for Scientific Research in France, and, independently, the Harvard theorists Dr. Sheldon Glashow and Dr. Sidney Coleman proposed that a small violation of relativity would allow high-energy cosmic rays to evade the G.Z.K. energy limit on travel. PRECISION : LES ARTICLES DE COLEMAN ET GLASHOW SONT TRES POSTERIEURS ET REPRENNENT MON TRAVAIL SANS ME CITER. LEE SMOLIN LES CAUTIONNE DANS RIEN NE VA PLUS EN PHYSIQUE (THE TROUBLE WITH PHYSICS) LE RESULTAT D’OPERA OPERA ESTIME AVOIR MESURE UNE VITESSE CRITIQUE DU NEUTRINO MUON SUPERIEURE A CELLE DE LA LUMIERE : c (ν) ≃ (1 + 2.5 x 10⁻⁵) c POUR DES NEUTRINOS AVEC UNE ENERGIE MOYENNE DE 17 GeV CE RESULTAT RESTE CONTROVERSE ET NE CORRESPOND PAS AU TYPE D’APPROCHE DECRIT ICI : ECHELLE D’ENERGIE TRES BASSE, RESULTAT TRES FORT NUMERIQUEMENT => POSSIBLES PROBLEMES DE COHERENCE arXiv:1109.6308 arXiv:1109.6630 TROIS POSSIBLES SOURCES D’INCOHERENCE DU RESULTAT D’OPERA - DIFFICILEMENT COMPATIBLE AVEC LE RESULTAT DES MESURES DE KAMIOKA SUR LA SUPERNOVA SN1987a (NEUTRINOS ENTRE 7.5 ET 20 MeV) - POSSIBLE EMISSION SPONTANEE DE PAIRES ELECTRON-POSITRON PAR LE NEUTRINO - IMPOSSIBILITE POUR LE PION D’EMETTRE UN TEL NEUTRINO, SAUF A ETRE LUI-MEME SUPRALUMINAL (CE QUI SE PROPAGERAIT A L’ENSEMBLE DES HADRONS) LES TENTATIVES D’EXPLIQUER LE RESULTAT D’OPERA NE FOURNISSENT PAS FORCEMENT UNE VUE GLOBALE PHENOMENOLOGIQUEMENT ACCEPTABLE OPERA A ENTREPRIS UN NOUVEAU PROGRAMME DE MESURES. REFERENCE : arXiv:1109.4897 Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam (OPERA = Oscillation Project with Emulsion–tRacking Apparatus, http://operaweb.lngs.infn.it/ ) DE L’ETHER DU XIX SIECLE AU « VIDE » ACTUEL SI L’ETHER DU XIX SIECLE JOUAIT UN ROLE AUXILIAIRE DU TEMPS DE POINCARE, IL N’EN EST PAS DE MEME DU VIDE ACTUEL DE LA PHYSIQUE DES PARTICULES, SANS LEQUEL LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS SERAIT INVIABLE => BRISURE SPONTANEE DES SYMETRIES, MECANISME DE HIGGS, CHAMPS DE BOSONS… => MAIS PROBLEME DE LA CONSTANTE COSMOLOGIQUE. A BASSE ENERGIE, L’EFFET CASIMIR CONFORTE LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS EN CE QUI CONCERNE L’ENERGIE DU VIDE (FORCE ATTRACTIVE ENTRE DEUX PLAQUES NON CHARGEES). MAIS QU’EN EST-IL A TRES HAUTE ENERGIE ? PEUT-ON EXTRAPOLER TELLE QUELLE LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS A TOUTES LES ECHELLES D’ENERGIE ? LA CONSTANTE COSMOLOGIQUE (INTRODUITE PAR EINSTEIN DANS LES EQUATIONS DE LA RELATIVITE GENERALE) DECRIT DANS LA COSMOLOGIE MODERNE L’ACTION DES CHAMPS CONDENSES DANS LE VIDE. MAIS LA THEORIE QUANTIQUE DES CHAMPS, APPLIQUEE TELLE QUELLE A TOUTES LES ECHELLES, CONDUIT A UNE VALEUR PHENOMENOLOGIQUEMENT DEMESUREE DE CETTE CONSTANTE => QUELLE CONCLUSION EN TIRER ? PHYSIQUE DES PARTICULES, COSMOLOGIE ET MATIERE CONDENSEE Le mécanisme de Higgs de la théorie quantique des champs est directement tiré de la théorie de la supraconductivité. Le boson de Higgs correspond aux paires de Cooper, les masses des bosons de jauge (W, Z) à l’inverse de la longueur de pénétration du champ magnétique dans l’effet Meissner. Le lagrangien du modèle standard de la Physique des Particules est une Extension de celui de Ginzburg-Landau. => QUE PEUT NOUS APPRENDRE ENCORE LA MATIERE CONDENSEE ? LES SYMETRIES DU TYPE LORENTZ SONT UN PHENOMENE COURANT EN PHYSIQUE POUR UN PHONON DANS UN SOLIDE, LE RESEAU DU TYPE BRAVAIS A UNE DIMENSION DONNE : ω² (k) = 2 K [1 − cos (k a)] = 4 K sin² (ka/2) ω = fréquence, k = vecteur d’onde, a = pas du réseau cristallin, K = constante de couplage des intéractions entre proches voisins On a donc une symétrie du type Lorentz dans la limite des grandes longueurs d’onde, avec la vitesse du son K 1/2 a comme vitesse critique. La déformation de la cinématique à l’ordre suivant en (ka)² est analogue à celle considérée antérieurement. a joue un rôle similaire à celui de la longueur de Planck. Il existe un repère privilégié, le repère au repos du solide, mais un phonon de basse fréquence ne peut pas « le voir », car sa longueur d’onde est trop supérieure au pas du réseau cristallin. Le phonon de basse énergie ne percevra pas, non plus, de manière naturelle l’existence d’une vitesse critique très supérieure à la sienne propre : celle de la lumière et de la matière qui forme le solide. ET SI NOTRE MATIERE STANDARD AVAIT EN REALITE UN « STATUT » PHYSIQUE PAREIL AU CELUI DE CE PHONON ? HYPOTHESE DES SUPERBRADYONS arXiv:astro-ph/9505117, arXiv:astro-ph/9601090 arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références - LE VIDE DE NOTRE UNIVERS ET LA MATIERE « CONVENTIONNELLE » SERAIENT COMPOSES D’UNE MATIERE PLUS FONDAMENTALE - A L’INSTAR DE « NOTRE MATIERE » PAR RAPPORT AUX PHONONS, CES CONSTITUANTS ULTIMES AURAIENT UNE VITESSE CRITIQUE TRES SUPERIEURE A CELLE DE LA LUMIERE : SUPERBRADYONS, PREONS SUPRALUMINAUX Abdus Salam, 1979 Nobel lecture Einstein knew that nature was not economical of structures: only of principles of fundamental applicability. The question we must ask ourselves is this: have we yet discovered such principles in our quest for elementarity, to justify having fields with such large numbers of components as elementary ? Recall that quarks carry at least three charges (colour, flavour and a family number). Should one not, by now, entertain the notions of quarks (and possibly of leptons) as being composites of some more basic entities (PRE-QUARKS or PREONS), which each carry but one basic charge ? MAIS POURQUOI LES PREONS SERAIENT-ILS UNIQUEMENT DES “MORCEAUX” QUE L’ON EMPILE ? => LES SUPERBRADYONS APPORTENT UNE DYNAMIQUE SUPERBRADYONS avec vitesse critique cs >> c Es = cs (ps2 + ms2 cs2) −1/2 (dans le cas d’une nouvelle symétrie de Lorentz), ps = ms vs (1 − vs2 cs−2 )−1/2 Energie au repos : Es (repos) = ms cs2 « Rayonnement Cherenkov » dans le vide si vs > c => émission spontanée de particules « conventionelles » => Une mer de superbradyons libres avec des vitesses proches de c peut exister dans notre Univers Le schéma doit être compatible avec les bornes de basse énergie sur les possibles violations de l’invariance de Lorentz => Faible couplage entre des superbradyons libres dans notre Univers et la matière conventionnelle à basse énergie => matière sombre, énergie noire ? SUPERBRADYONS => PRE – BIG BANG L’HYPOTHESE DES SUPERBRADYONS IMPLIQUE UNE ALTERNATIVE A L’INFLATION EN COSMOLOGIE, UNE PHASE SUPERBRADYONIQUE DANS L’ORIGINE DE L’UNIVERS ET UN POSSIBLE PRE – BIG BANG arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références, arXiv:0912.0725, arXiv:0905.4146 et Post Scripta arXiv:1110.6171 (Planck 2011) Exemple : l’Univers se forme à partir d’un point de nucléation dans la matière superbradyonique, une chaleur latente chauffe cette zone jusqu’à ce qu’une température maximum est atteinte, etc… UN ESPACE-TEMPS SPINORIEL ? arXiv:1011.4889 (CRIS 2010) et références, arXiv:1110.6171 (Planck 2011), arXiv:physics/9702026 Les spineurs de SU(2) ne sont pas, à strictement parler, des représentations du groupe de rotations d’espace conventionnel (le signe – de la rotation de 360 degrés). MAIS DANS CE CAS, POURQUOI NE PAS CONSIDERER UN ESPACE-TEMPS SPINORIEL ? => Remplacer l’espace-temps standard par un espace spinoriel de SU(2), avec un temps cosmique t = | ξ | (module du spineur cosmique) => Conduit de manière naturelle à UN UNIVERS EN EXPANSION PUREMENT « GEOMETRIQUE » => VERS UNE NOUVELLE COSMOLOGIE ? ESPACE-TEMPS SPINORIEL ET EXPANSION DE L’UNIVERS L’ESPACE-TEMPS SPINORIEL REPRODUIT AUTOMATIQUEMENT, DE MANIÈRE NATURELLE, LA LOI DITE « DE HUBBLE » (DUE EN REALITE A GEORGES LEMAITRE), AVEC UNE CONSTANTE « DE HUBBLE » EGALE A L’INVERSE DE l’AGE DE L’UNIVERS (SEULE QUANTITE DISPONIBLE) => TRES ACCEPTABLE EN PHENOMENOLOGIE A CE STADE, ON PEUT S’INTERROGER SUR L’HYPOTHESE DE L’ENERGIE NOIRE => L’ACCELERATION, UNE FLUCTUATION ? CONCLUSION CONTRAIREMENT A CERTAINS PREJUGES, LA COSMOLOGIE ET LA PHYSIQUE DES PARTICULES N’ONT FAIT PEUT-ETRE QUE COMMENCER => PREONS (SUPERBRADYONS), PRE-BIG BANG, STRUCTURE DE L’ESPACE-TEMPS… => RECHERCHE INTERDISCIPLINAIRE DES OUTILS EXPERIMENTAUX ADAPTES EXISTENT OU PEUVENT ETRE DEVELOPPES UNE THEMATIQUE QUI N’EST PAS SANS RAPPORT AVEC LE SOUVENIR D’HENRI POINCARE