Les bulles de vide et la matière

Les bulles de vide et la matière

Les étoiles ne naissent pas seules. Elles se regroupent en galaxies. Les galaxies ne naissent pas seules. Elles se groupent en amas et les amas sont groupés en superamas. Par contre, il n’y a pas de super superamas. Ce serait dû à une durée de vide de notre univers. En lumière visible, l’espace entre les galaxies d’un amas ou d’un groupe semble "vide". En fait, il est rempli de gaz très chaud (10 millions de degrés) qui brille en lumière X. On peut dire que la gravitation est responsable de cette tendance à « groupir » de la matière ou, inversement, interpréter la matière comme le produit d’une pression du vide.

L’idée que nous développons ici, selon laquelle la matière s’ordonne dans l’espace aux limites de bulles de vide, n’est pas vraiment nouvelle. Cependant, elle avait d’abord été rejetée et ce n’est que récemment qu’elle a été reprise et acceptée par les scientifiques.

La matière a une tendance à se concentrer appelée gravitation mais elle a également une tendance à grande échelle à s’éloigner appelée expansion et une tendance à petite échelle à se repousser principe de Pauli. Il en résulte que la matière est organisée, structurée en niveaux avec à l’intérieur et autour de ces niveaux de structure : du vide.

Les superamas, les amas, les galaxies, les étoiles et leurs sytèmes solaires sont des niveaux.

Une galaxie est un ensemble d’étoiles, de poussières et de gaz interstellaires dont la cohésion est assurée par la gravitation. La galaxie à laquelle appartient le système solaire est la Voie Lactée. La galaxie la plus proche de la Voie Lactée, Andromède, est située à 2,3 millions d’années-lumière. Notre galaxie possède toutefois deux petites galaxies satellites, le Grand et le Petit Nuage de Magellan, situés respectivement à environ 150 000 et 200 000 années lumière. Les regroupements de galaxies que l’on observe dans l’Univers sont appelés amas et superamas. Les galaxies présentent une grande diversité de taille (entre 2000 et 500 000 années-lumière de diamètre) et de forme. On distingue des galaxies elliptiques, des galaxies spirales, des galaxies lenticulaires, alors que d’autres ont des formes irrégulières. Le rayonnement provenant des galaxies permet de répartir ces dernières en galaxies normales et galaxies actives, parmi lesquelles les quasars. Les galaxies spirales comme la Voie Lactée sont les plus nombreuses. Elles ont en fait la forme d’un disque en rotation autour de son centre, le noyau ou bulbe, très dense, entouré d’un halo, peu dense. Le disque se prolonge fréquemment par un ou deux bras spiralés, composés d’étoiles, de poussières et de gaz. D’après les théories de la formation stellaire, les étoiles, que l’on compte par centaines de milliards au sein des galaxies, sont façonnées par la condensation de nuages moléculaires de gaz. Ce phénomène tend à raréfier ce gaz dans le milieu interstellaire au cours de l’évolution des galaxies. Le gaz est quasiment absent dans les galaxies anciennes, situées au confins de l’Univers observable. Les positions et les trajectoires des étoiles dépendent de la classe à laquelle elles appartiennent.

Un superamas est une grande concentration de centaines ou de milliers de groupes de galaxies. Les Superamas ont une taille variant entre 100 et 500 millions d’années lumière et sont généralement inclus dans de vastes feuillets et murs de galaxies entourant de grands vides dans lesquels on ne trouve que peu de galaxies. Les superamas se sont formés dans l’univers primordial lorsque la matière s’est regroupée sous l’influence de la gravitation.

Dans l’espace, on trouve de grands vides sphériques ayant des diamètres d’un grand nombre d’années-lumière. A l’intérieur des limites de ces bulles, on observe des filaments denses dans lesquels résident les galaxies et aux nœuds les amas de galaxies.

Ce n’est pas seulement la forme de l’Univers qui est posée ni seulement la position des concentrations de matière les unes par rapport aux autres. cela pose en fait la signification de la matière dont on sait déjà qu’elle est un produit du vide. La matière est en effet produite aux interstices des bulles de vide. la gravitation pourrait bien n’être que le produit d’une somme de pressions des bulles de vide..

"Les études et observations récentes montrent que les amas et superamas ne sont pas disposés au hasard : l’univers aurait une structure en "éponge" ou en "nid d’abeille" : il serait constitué de "bulles " pratiquement vides de 100 Megaparsecs (300 milliards d’années-lumière) de diamètre, les galaxies et amas de galaxies se trouvant à la frontière de ces bulles, regroupés en "filaments" ou "murs" ou "parois". On trouverait alors les superamas aux intersections entre les filaments."

Bertrand Lemasle

"Vers un univers non homogène

"Quels que soient les succès remportés par la cosmologie observationnelle, il est difficile de ne pas être frappé par une profonde contradiction. La description de l’Univers conduisant aux modèles de Friedmann et toutes les conclusions qu’on en tire concernant les relations entre les observables sont fondées sur le principe cosmologique d’homogénéité et d’isotropie. A très grande échelle (au-delà du gigaparsec), sans doute les observations vont-elles dans le sens de ce principe. Mais nous avons vu à quel point, à plus petite échelle, l’Univers réel diffère de cette idéalisation. Hétérogène, structurée, hiérarchisée, la distribution de la matière jusqu’à plusieurs centaines de mégaparsecs semble bien loin de l’homogénéité supposée. (...) Pour obtenir les modèles de Friedmann-Robertson-Walker, on remplace la distribution effective de la matière par un fluide continu. mais quoi de plus discontinu que la structure de l’Univers, faite d’étoiles se regroupant en galaxies, les galaxies en amas, les amas et les groupes en superamas, "crêpes", filaments, grandes structures. (...) Or, lorsque furent mesurés les décalages spectraux (donc les distances via la loi de Hubble) des galaxies observées entre ces amas, on s’aperçut que, loin de se distribuer au hasard, ces galaxies s’organisaient en vastes ponts reliant les amas, laissant libres de gigantesques vides. De grands vides : voilà peut-être la structure dominante de l’univers ! Tout se passe comme si les galaxies se distribuaient sur les parois d’une structure cellulaire, comme si le vide n’était pas là où il n’y a pas de matière mais plutôt la matière là où il n’y a pas de vide."

Laurent Nottale dans "L’Univers et la lumière"

« Il existe des étoiles, rassemblées en galaxies, elles-même constituant une structure à grande échelle. Certains galaxies se rassemblent elles-mêmes en amas d’un millier d’individus. On avait cru au début que ceci se poursuivrait à une échelle supérieure et lancé l’idée d’existence de superamas, d’amas d’amas. ...L’observation a révélé quelque chose de totalement différent. En fait les galaxies se distribuent en formant ce qu’on pourrait appeler des "bulles de savon jointives". Les amas de galaxies ne sont que les "nœuds" d’une telle distribution. Ci-après, le résultat du dépouillement des observations (1977). ...Ainsi les galaxies se distribuent, à très grande échelle (Very Large Structure) autour de grandes bulles de vide dont le diamètre caractéristique est de l’ordre de la centaine de millions d’années-lumière. »

Jean-Pierre Petit

Pierre Chastenay de Montréal décrit l’état des recherches dans le même domaine :

"Complètes ou non, les cartes de Geller et Huchra sont fascinantes. À première vue, on distingue nettement les régions vides et les filaments, qui sont probablement des coupes transversales à travers la surface et l’intérieur de gigantesques bulles vides. La ressemblance et la continuité des formes d’une tranche à l’autre montrent bien qu’on a affaire à une structure tridimensionnelle. La taille même de ces structures défie l’imagination : les régions vides ont un diamètre moyen de 160 millions d’années-lumière !"

Pierre Chastenay :

« [...] Elles ont toutes révélé des structures faites de filaments et de murs, entourant des régions dépourvues de galaxies. Comme si l’univers à grande échelle ressemblait à un enchevêtrement de bulles de toutes tailles. Se pourrait-il que les galaxies et les amas se concentrent vraiment à la surface et aux intersections de ces gigantesques bulles ? »

Chastenay, Pierre, La science pour tout le monde

"Les analyses détaillées de Geller, Huchra et Lapparent ont confirmé que les galaxies étaient réparties à la surface de gigantesques bulles vides atteignant 100 millions d’années-lumière de diamètre."

Collectif, Les énigmes du cosmos, Éditions Time-Life, 1990 La formation des galaxies

L’univers est constitué d’objets visibles observables, c’est à dire : gaz, poussières, nébuleuses, galaxies, particules, mais aussi de constituants non observables. Le reste serait de la matière noire et de l’énergie noire. Environ 5 % de sa masse totale serait l’univers observable, 25% serait de la matière noire et 70% de l’énergie noire. Le modèle ΛCDM (Standard Cold Dark Matter) décrit un modèle cosmologique représentant un univers homogène et isotrope, dont la courbure spatiale est nulle et qui contient, en plus de la matière ordinaire, de la matière noire et de l’énergie noire. Ce modèle est à la base du modèle standard de la cosmologie. Les amas de galaxies sont les plus grandes structures observables de notre Univers. Ils sont constitués de centaines de galaxies, liées ensemble par leur propre attraction gravitationnelle. Entre les galaxies on y trouve de la matière constituée de gaz chaud, formant un plasma, dont la température atteint 10 à 100 millions de degrés. Ce plasma est un fort émetteur de rayons X. De l’analyse spectrale de ces rayons X on en déduit la température de l’amas et sa dynamique. Les amas de galaxies se forment aux croisements des filaments qui composent cette toile d’araignée cosmique.

L’Univers est constitué de matière répartie le long de ses immenses filaments entre lesquels se trouvent de vastes bulles vides de matière. La matière s’écoule le long des filaments et converge vers les nœuds de la toile pour former des groupes, puis des amas de galaxies. Les amas de galaxies ne sont pas constitués que de galaxies, ils sont remplis de gaz extrêmement chaud (10-100 millions de degrés) et de faible densité (1000 particules/m3). Ce gaz est distribué de façon beaucoup plus diffuse et étendue que les galaxies. Il remplit l’espace entre les galaxies et représente une masse bien plus importante que les galaxies elles-mêmes. A ces températures, le gaz est totalement ionisé, il s’agit d’un plasma.

Pour mesurer l’évolution de l’expansion de l’univers, la méthode employée a été la mesure du décalage vers le rouge, dû à la vitesse d’éloignement, des raies de l’émission des supernova appelées « chandelles standard ». Celles-ci sont le produit d’un phénomène d’explosion d’étoile naine blanche couplée à une autre étoile dont elle absorbe de la matière. Arrivée à un certain seuil d’absorption, la naine blanche explose avec un niveau fixe et connu de luminosité intrinsèque. La luminosité mesurée de la supernova permet de connaître sa distance. Les distances mesurées de ces supernova démontrent qu’elles s’éloignent plus vite que prévu. Cette accélération de l’expansion de l’univers a également été vérifiée en mesurant les vitesses de 10.000 galaxies au laboratoire européen VLT du Chili. En 2000 puis en 2003, les expériences Boomerang et Wnap montraient que l’expansion de l’univers accélère. C’était le contraire de ce que laissait présager l’ancienne manière de voir du Big Bang. L’expansion serait ainsi une interaction opposée à la gravitation : une pression négative. Pour certains physiciens, l’énergie inconnue jusque là qui produirait cet effet, appelée énergie noire, serait un effet de la constante cosmologique d’Einstein. Selon d’autres physiciens, il s’agirait de l’énergie du vide quantique. L’existence d’immenses bulles de vide pourrait bien permettre de comprendre le fonctionnement de l’univers, et notamment son expansion. En effet, on remarque d’abord que la répartition de la matière n’est pas celle que l’on imaginait : une densité uniforme, régulière et homogène dans tout l’espace. Au contraire, la matière est concentrée dans des zones : galaxies composés d’un grand nombre d’étoiles, ces galaxies elles-mêmes jointes avec des filaments de matière. Les étoiles naîtraient aussi bien dans les galaxies que dans ces filaments. En fait, l’espace ce sont des bulles de vide qui sont entourées par ces filaments avec des galaxies aux nœuds de ce réseau. Fin août 2007, une immense zone ‘« vide » a été découvert dans la constellation de l’Eridan. Sa taille ? Un milliard d’années-lumière ! Cette découverte faite par l’université du Minnesota découle de l’étude des données du relevé NVSS. La bizarrerie de cette zone avait été relevée en 2004 avec un « trou » dans la même zone au sein de l’image du rayonnement cosmique de fond : une « tâche froide ». Cette immense zone aurait une totale carence de galaxies. Il semble bien que notre univers soit structuré autour de ses « vides ». Les autres univers seraient d’autres bulles de vide encore. Une structure hiérarchique de différents niveaux de vide en somme !

Notre univers est-il né à partir du vide ?

Le satellite WMAP vient de livrer, il y a quelques semaines, ses premières images extraordinairement précises du bruit de fond thermique de l’Univers tel qu’il était seulement 400000 ans après le Big Bang. En étudiant la taille et la répartition de ces fluctuations thermiques les scientifiques ont obtenu des informations fondamentales sur notre Univers. Premièrement, l’âge de l’Univers peut être calculé avec une précision sans précédent (1 %). Cet âge est de 13,8 milliards d’années. Ces images confirment en outre que l’Univers est "plat" à grands échelle et qu’il va donc continuer son expansion sous l’effet d’une énergie inconnue, la mystérieuse "énergie sombre", qui représente 73 % de l’Univers (le reste étant composé par la "matière noire", 23 %, et notre matière "ordinaire, seulement 4 %) et s’oppose à l’effet de la gravitation. En observant des supernovae très lointaines, à la fin de l’année 1998, une équipe internationale de chercheurs avait déjà calculé que non seulement l’Univers est en expansion, mais qu’il connaîtrait une phase d’accélération depuis environ 4 milliards d’années ! La fameuse constante cosmologique, imaginée par Einstein au début du siècle, pourrait expliquer ce phénomène remarquable. Cette constante représenterait "l’énergie du vide", ou "l’énergie sombre" dont la force serait de sens opposé à la force gravitationnelle. Ces observations récentes ne nous proposent pas seulement une nouvelle description de l’Univers, et une nouvelle vision de son évolution, mais elles accélèrent la remise en cause théorique du modèle "standard" actuel qui explique la naissance de notre Univers par le Big Bang. Le Big Bang pose en effet des problèmes scientifiques et métaphysiques considérables. On ne peut notamment échapper à ces deux interrogations fondamentales : pourquoi le Big Bang a t’il eu lieu et qu’avait-il "avant" ? Enseignant à l’université de Stanford depuis 1990, Andrei Linde, un des plus grands cosmologistes de notre temps, a formulé en 1982 une nouvelle théorie de l’univers qui se veut une "amélioration" du modèle du Big Bang (l’explosion initiale à l’origine de la création de l’univers). Linde critique la théorie du Big Bang pour les nombreux problèmes physiques et philosophiques qu’elle soulève. Il considère notamment que les équations physiques qui déterminent le Big Bang prédisent un univers beaucoup plus petit qu’il ne l’est en réalité et que le modèle théorique n’explique pas pourquoi les différentes régions de l’univers se ressemblent et les lointaines galaxies sont distribuées de façon aussi uniforme dans toutes les directions au sein de l’univers. Sur ce dernier point, il semblerait que les fameux trous noirs aient joué un rôle fondamental pour rassembler les milliards d’étoiles et les organiser en galaxies grâce à la gravité (voir sur ce point précis l’article sur les trous noirs dans notre rubrique espace). C’est pourquoi Linde propose la théorie d’un univers auto-reproducteur et à très forte croissance (self-reproducing inflationary universe) qu’il a modélisé grâce à des simulations sur ordinateur. Selon lui, la croissance de l’univers à son origine aurait été extrêmement rapide et aurait obéi à un modèle d’"inflation chaotique". Alors que la théorie classique du Big Bang décrit un univers semblable une bulle de savon se gonflant graduellement, la théorie de Linde décrit un univers semblable à une bulle qui produirait des bulles identiques, et ainsi de suite. L’univers décrit par Linde enfanterait de nouveaux univers par auto-reproduction et selon une arborescence empruntée aux mathématiques fractales découverte par Benoit Mandelbrot. Pour le physicien russe Andrei Linde, il faudrait imaginer l’univers comme un ensemble de bulles intereliées qui se développent de manière fractale (chaque partie du tout ressemble au tout). Il y aurait donc eu création d’un univers à partir duquel plusieurs bulles se seraient formées de façon indépendante. Ces nouvelles bulles seraient en fait des points de l’univers qui seraient entrés en expansion en eux-mêmes, sans affecter l’univers originel. Chacun de ces univers aurait ses propres lois de la physique et pourrait donner naissance à d’autres univers, et ainsi de suite. Ce mécanisme donnerait lieu à un univers auto-reproducteur éternel et infini dans le temps et dans l’espace. Le modèle de Linde est à la fois très audacieux et très novateur car il dépasse le problème de l’origine du Big Bang et se situe dans un nouveau cadre théorique qui intègre la relativité générale et la physique des particules (théorie quantique des champs et théorie des interactions fondamentales) pour obtenir un cadre explicatif plus général. Ce nouveau cadre, appelé "quintessencence" par certains physiciens, est fascinant car il ouvre la possibilité mathématique et physique d’une création ex nihilo, à partir de fluctuations du vide quantique. Dans le monde quantique, les objets (particules, ondes ou champs) ne peuvent jamais être au repos absolu. Ils restent toujours dans un état de vibration résiduelle. Ainsi, le vide, ne doit plus être considéré comme un néant ou une absence totale de matière et d’énergie mais comme un champ d’énergie à son niveau minimal. Dans ce cadre théorique, les particules deviennent des émanations de ce champ. Leurs disparitions et apparitions sont la manifestation des fluctuations du champ quantique fondamental. L’expansion de l’espace induit l’excitation du champ, et donc la création de particules. Cette expansion de l’Univers apparaît donc comme un réservoir d’énergie interne. Le processus ne consomme globalement aucune énergie, puisque celle-ci est simplement "transvasée" du contenant géométrique vers le contenu matériel, le champ quantique. Le plus étonnant c’est que ce processus peut s’enclencher quel que soit l’état quantique du champ au départ, même si c’est l’état de vide. La préexistence de particules matérielles n’est pas nécessaire pour amorcer la création d’autres particules. Linde s’appuie sur ce nouveau cadre théorique pour proposer son modèle cosmologique d’univers auto-reproducteur et auto-accélérateur. Dans ce scénario cosmologique, la singularité du Big Bang se voit remplacée par un détonateur physique, qui n’est autre qu’une instabilité du vide. En la présence, inévitable, de la gravitation, le système passe nécessairement d’un vide quantique instable à un Univers en expansion et empli de matière, selon un processus qui s’entretient tout seul et qui ne coûte rien du point de vue énergétique. Dans ce fascinant scénario que nous propose Linde, tout se passe comme si la matière et l’espace-temps courbe, d’une part, et le vide, d’autre, part n’étaient que deux phases distinctes, mais énergiquement équivalentes d’un seul et même substrat. Tous les objets contenus dans l’univers, y compris nous-mêmes, ne seraient finalement qu’une forme cristallisée du vide. Dans le modèle de Linde notre univers ne serait donc qu’une infime partie d’un "multivers" qui n’aurait ni commencement, ni fin et serait éternel.

Dans "Prédire n’est pas expliquer", de René Thom :

« Les singularités apparaissent lorsque l’on soumet en quelque sorte l’espace à une contrainte. La manche de ma veste, si je la comprime, je fais apparaître des plis. C’est une situation générale. Cela ne relève pas de la mécanique des matériaux. J’énonce en réalité un théorème abstrait : lorsqu’un espace est soumis à une contrainte, c’est-à-dire lorsqu’on le projette sur quelque chose de plus petit que sa propre dimension, il accepte la contrainte, sauf en un certain nombre de points où il concentre, si l’on peut dire, toute son individualité première. Et c’est dans la présence de ces singularités que se fait la résistance. Le concept de singularité, c’est le moyen de subsumer en un point toute une structure globale. »

Le superamas de Persée-Poissons est le plus évident de notre ciel, mais il se trouve également à côté du vide le plus spectaculaire. Le vide du Taureau est un grand vide circulaire bordé de murs de galaxies de chaque côté. Le vide a un diamètre d’environ 100 millions d’années lumière. La plupart des galaxies portées sur la carte dans la région du vide sont en fait des galaxies d’arrière-plan qui se trouvent en dehors du vide.

"De nos jours, la matière n’est pas distribuée uniformément partout dans l’espace, mais est arrangée au lieu de cela dans un complexe "tissu cosmique” de filaments et de murs délimitant des bulles de vide. Des régions avec des concentrations élevées de galaxies sont connues comme des amas de galaxies tandis que des régions de faible densité sont dénommées vides. Cette distribution non homogène de matière est appelée la distribution à Grande Echelle de l’Univers. Lorsque l’Univers est considéré dans son ensemble cette distribution a une apparence similaire au réseau de neurones du cerveau." PGJ Astronomie

« Il existe des étoiles, rassemblées en galaxies, elles-même constituant une structure à grande échelle. Certains galaxies se rassemblent elles-mêmes en amas d’un millier d’individus. On avait cru au début que ceci se poursuivrait à une échelle supérieure et lancé l’idée d’existence de superamas, d’amas d’amas. ...L’observation a révélé quelque chose de totalement différent. En fait les galaxies se distribuent en formant ce qu’on pourrait appeler des "bulles de savon jointives". Les amas de galaxies ne sont que les "nœuds" d’une telle distribution. Ci-après, le résultat du dépouillement des observations (1977). ...Ainsi les galaxies se distribuent, à très grande échelle (Very Large Structure) autour de grandes bulles de vide dont le diamètre caractéristique est de l’ordre de la centaine de millions d’années-lumière. » Comment interviennent ses univers jumeaux dans ce processus ? Instabilités gravitationnelles conjointes. ...C’est l’analogue de la théorie de Jeans, mais avec deux populations auto-attractives, qui se repoussent mutuellement. Lorsqu’un grumeau se forme dans l’un des feuillets, ce phénomène va de pair avec la naissance d’une bulle de vide dans l’autre. ...Qualitativement, la ghost matter mène le jeu. Elle donne naissance à des conglomérats, assez rapidement (son temps d’accrétion, inversement proportionnel à la racine carré de la densité est plus court). Ces conglomérats chassent alors notre propre matière dans l’espace résiduel en lui donnant ainsi sa configuration lacunaire. ...L’intérêt est que cette distribution est alors stable. Les grumeaux de ghost matter stabilisent la distribution lacunaire matière et, inversement, celle-ci emprisonne ces grumeaux dans ses "mailles". Ceci expliquerait la grande stabilité obtenue (de l’ordre de l’âge de l’univers).Les ’mailles" de matière feraient alors office de barrière de potentiel vis à vis des éléments de ghost matter, issus des conglomérats et accélérés lors de collisions ..Un tel système devrait donner lieu à des "observables", non que ces grumeaux de ghost matter soient optiquement détectables : pour des raisons d’ordre géométrique ils ne le sont pas. Mais ils devraient modifier l’arrière-plan, par effet de lentille gravitationnelle. ...Nous avons vu qu’une concentration de matière M* (correspondant à des masses positives m*), située dans l’univers jumeau, dans le ghost universe, produisait, dans notre propre feuillet un effet de lentille gravitationnelle négatif (negative lensing) Vers une théorie de la naissance des galaxies. . ».Il s’agit d’un scénario nouveau dont il convient d’en explorer toutes les implications. Toute la difficulté, non actuellement résolue, est de traiter tout en même temps. On ne peut pas dissocier le phénomène de l’expansion cosmique et la naissance des différentes structures. Pour le moment, on ne sait pas gérer les deux à la fois. « Une explication du confinement des galaxies. .. ».On obtient donc un schéma où de la matière fantomatique exercerait une contre pression sur la galaxie, assurant son confinement. C’est une alternative à l’idée de la présence de dark matter en son sein. »

Jean Pierre Petit

Michel Cassé dans « Dictionnaire de l’ignorance » :

« Le niveau de description ultime susceptible de fonder la singularité du vide est la théorie quantique des champs, qui combine les concepts de la relativité restreinte et ceux de la physique quantique. (…) le vide y est le ciment permanent de l’univers, les particules en jaillissent et y replongent comme des poissons volants, non sans servir de monnaie d’échange entre les particules stables et durables qui donnent sa chair au monde, et qui proviennent d’ailleurs elles-mêmes de la pulvérisation du vide primordial. (…) Les particules virtuelles (du vide quantique) sont si fugitives qu’elles sont comme si elles n’étaient pas. Les particules « réelles » et « virtuelles » sont tout aussi existantes les unes que les autres, mais les dernières disparaissent avant même qu’on puisse les observer. (…) Les termes de « fluctuation du vide » et « particules virtuelles » sont équivalents dans la description, le premier appartenant au langage des champs, le second à celui des particules. (…) Les fluctuations électromagnétiques, et donc les photons virtuels qui en sont la contrepartie dans le langage des particules, furent mises en évidence dès 1940, par la mesure du décalage des raies spectrales de l’hydrogène (Lamb shift) dû à un très léger changement des niveaux d’énergie de l’atome correspondant, et par la découverte d’une minuscule attraction entre deux plaques conductrices (effet Casimir). (…) Le vide se peuple d’une invisible engeance. L’inventaire du moindre centimètre cube d’espace frappe de stupeur : les paires électron-positon (+ et -) côtoient toute une faune de quanta. Les paires électron-positon virtuelles, en dépit de leur faible durée de vie, s’orientent dans le champ électrique des charges électriques présentes et modifient leurs effets. Océan de particules virtuelles, on peut s’étonner de voir encore à travers le vide, tant il est poissonneux En lui s’ébattent tous les photons, bosons intermédiaires et gluons nécessaires à la transmission des forces qui charpentent, coordonnent et organisent le monde. Les particules furtives qui émergent du vide et s’y précipitent aussitôt relient entre elles les particules stables et durables de la matière, dites particules réelles (quarks et leptons). (…) Le vide, à la différence de la matière et du rayonnement, est insensible à la dilatation car sa pression est négative. Ceci provient de la relation : pression = opposé de la densité d’énergie qui lui confère son invariance relativiste. La pression négative engendre une répulsion gravitationnelle. De fait, si la gravitation freine l’expansion de l’univers, l’antigravitation ne peut que l’accélérer.

Le vide est écarteur d’espace et créateur de matière

(…) La création de matière (via la lumière) est le fruit de la transmutation du vide indifférencié en entités physiques distinctes. Il y a là une chaîne physique de la genèse : Vide -> Lumière -> Matière et Antimatière. Le vide est une composante de l’univers, distincte de la matière ordinaire et du rayonnement. Vide, rayonnement et matière diffèrent par leur équation d’état (relation entre densité et pression pour le fluide considéré), laquelle influe sur l’expansion de l’univers et est influencée par elle, par le biais des transitions de phase. (…) Sa rage savonneuse à s’étendre indéfiniment, l’univers la tiendrait du vide. Le vide a enflé sa bulle. (…) Il y a autant de vides que de champs. (…) Chaque restructuration profonde, ou brisure de symétrie, modifie l’état du vide. Inversement, chaque modification de l’état du vide induit une brisure de symétrie. L’évolution de l’univers procède ainsi par brisures de symétrie successives qui se soldent par des transitions de phase, lesquelles bouleversent l’apparence globale du cosmos. »

L’astrophysicien Cassé écrit dans « Du vide et de la création » : « Au centre de la nuée du virtuel est encore un virtuel, d’ordre plus élevé. Et ces électrons et positons doublement virtuels s’entourent eux-mêmes de leur propre nuage de corpuscules virtuels, et cela ad infinitum. (…) L’image quantique qui en résulte est un électron (…) protégé par des rangs successifs de photons virtuels (…) L’électron n’est plus l’être simple qu’il était. (…) Il s’habille de vide fluctuant. De même, chaque proton est dépeint comme un microcosme concentrique où s’étagent les différents niveaux de virtualité. Au centre est la particule réelle, sa garde rapprochée est constituée par des particules et antiparticules les plus massives (énergétiques) et donc les plus éphémères, bosons W et Z, paires proton-antiproton et photons gamma. Le second cercle contient les couples positon-électron et les photons de 1 MeV environ. A la périphérie flottent les photons d’énergie déclinante. Chaque particule virtuelle, comme précédemment, s’entoure de son cosmos virtuel et chacune à son tour fait de même et cela indéfiniment. Le vide est constitué d’un nuage virtuel flottant de manière aléatoire. L’activité frénétique autour du moindre électron, du moindre proton, nous éloigne à jamais de l’image paisible que la plupart des philosophes attribuent au mot « vide ». »

Jean-Pierre Petit :

« Il existe des étoiles, rassemblées en galaxies, elles-même constituant une structure à grande échelle. Certains galaxies se rassemblent elles-mêmes en amas d’un millier d’individus. On avait cru au début que ceci se poursuivrait à une échelle supérieure et lancé l’idée d’existence de superamas, d’amas d’amas.

...L’observation a révélé quelque chose de totalement différent. En fait les galaxies se distribuent en formant ce qu’on pourrait appeler des "bulles de savon jointives". Les amas de galaxies ne sont que les "nœuds" d’une telle distribution. Ci-après, le résultat du dépouillement des observations (1977). ...Ainsi les galaxies se distribuent, à très grande échelle (Very Large Structure) autour de grandes bulles de vide dont le diamètre caractéristique est de l’ordre de la centaine de millions d’années-lumière. » Comment interviennent ses univers jumeaux dans ce processus ? Instabilités gravitationnelles conjointes.

...C’est l’analogue de la théorie de Jeans, mais avec deux populations auto-attractives, qui se repoussent mutuellement.

Lorsqu’un grumeau se forme dans l’un des feuillets, ce phénomène va de pair avec la naissance d’une bulle de vide dans l’autre.

...Qualitativement, la ghost matter mène le jeu. Elle donne naissance à des conglomérats, assez rapidement (son temps d’accrétion, inversement proportionnel à la racine carré de la densité est plus court). Ces conglomérats chassent alors notre propre matière dans l’espace résiduel en lui donnant ainsi sa configuration lacunaire. ...L’intérêt est que cette distribution est alors stable. Les grumeaux de ghost matter stabilisent la distribution lacunaire matière et, inversement, celle-ci emprisonne ces grumeaux dans ses "mailles". Ceci expliquerait la grande stabilité obtenue (de l’ordre de l’âge de l’univers).Les ’mailles" de matière feraient alors office de barrière de potentiel vis à vis des éléments de ghost matter, issus des conglomérats et accélérés lors de collisions.

Un tel système devrait donner lieu à des "observables", non que ces grumeaux de ghost matter soient optiquement détectables : pour des raisons d’ordre géométrique ils ne le sont pas. Mais ils devraient modifier l’arrière-plan, par effet de lentille gravitationnelle.

...Nous avons vu qu’une concentration de matière M* (correspondant à des masses positives m*), située dans l’univers jumeau, dans le ghost universe, produisait, dans notre propre feuillet un effet de lentille gravitationnelle négatif (negative lensing)

Vers une théorie de la naissance des galaxies.

Il s’agit d’un scénario nouveau dont il convient d’en explorer toutes les implications. Toute la difficulté, non actuellement résolue, est de traiter tout en même temps. On ne peut pas dissocier le phénomène de l’expansion cosmique et la naissance des différentes structures. Pour le moment, on ne sait pas gérer les deux à la fois.

Une explication du confinement des galaxies.

.. "On obtient donc un schéma où de la matière fantomatique exercerait une contre pression sur la galaxie, assurant son confinement. C’est une alternative à l’idée de la présence de dark matter en son sein. »

« Le chaos dans le système solaire » de l’astrophysicien Ivars Peterson :

Arthur Loeb, professeur à Harvard, apprit plus tard à ses parents sa réaction lors de sa première rencontre (d’astrophysicien) avec le ciel nocturne : « C’est plein de trous » avait remarqué le jeune Arthur. »

CONCLUSIONS :

Concluons par quelques questions :

– Est-ce que l’expansion ne serait rien d’autre que l’accroissement de taille des bulles de vide ?

– Est-ce que cette structure en forme d’éponge est le produit d’un mouvement de la matière qui s’assemblerait le long des filaments puis des nœuds ou une déformation de l’espace-temps où le temps s’écoulerait plus vite près des masses et de plus en plus vite plus la masse s’y assemble ?

– Est-ce que la gravitation ne serait pas autre chose que la pression exercée par les bulles de vide ?

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