Univers zéro énergie - Zero-energy universe

L' hypothèse de l' univers à énergie zéro propose que la quantité totale d' énergie dans l' univers soit exactement nulle : sa quantité d'énergie positive sous forme de matière est exactement annulée par son énergie négative sous forme de gravité . Certains physiciens, tels que Lawrence Krauss , Stephen Hawking ou Alexander Vilenkin , appellent ou appellent cet état "un univers du néant", bien que le modèle de l'univers à énergie zéro nécessite à la fois un champ de matière à énergie positive et un champ gravitationnel à énergie négative pour exister. . L'hypothèse est largement discutée dans les sources populaires.

Histoire

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Pascual Jordan a d' abord suggéré que puisque l'énergie positive de la masse d'une étoile et l'énergie négative de son champ gravitationnel peuvent avoir une énergie totale nulle, la conservation de l'énergie n'empêcherait pas une étoile d'être créée par une transition quantique du vide. . George Gamow a raconté avoir proposé cette idée à Albert Einstein : "Einstein s'est arrêté net et, puisque nous traversions une rue, plusieurs voitures ont dû s'arrêter pour éviter de nous renverser". L'élaboration du concept a été lente, le premier calcul notable ayant été effectué par Richard Feynman en 1962. La première publication connue sur le sujet date de 1973, lorsqu'Edward Tryon a proposé dans la revue Nature que l'univers a émergé d'une fluctuation quantique à grande échelle. de l' énergie du vide , ce qui fait que sa masse-énergie positive est exactement équilibrée par son énergie potentielle gravitationnelle négative . Au cours des décennies suivantes, le développement du concept a été constamment entravé par la dépendance des masses calculées à la sélection des systèmes de coordonnées. En particulier, un problème se pose en raison de l'énergie associée aux systèmes de coordonnées co-rotatifs avec l'univers entier. Une première contrainte a été dérivée en 1987 lorsqu'Alan Guth a publié une preuve que l'énergie gravitationnelle était négative à l'énergie de masse associée à la matière. La question du mécanisme permettant la génération d'énergie à la fois positive et négative à partir d'une solution initiale nulle n'a pas été comprise, et une solution ad hoc avec un temps cyclique a été proposée par Stephen Hawking en 1988.

En 1994, le développement de la théorie a repris suite à la publication d'un ouvrage de Nathan Rosen , dans lequel Rosen décrivait un cas particulier d'univers fermé. En 1995, JV Johri a démontré que l'énergie totale de l'univers de Rosen est nulle dans tout univers conforme à une métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker et a proposé un mécanisme de génération de matière induite par l'inflation dans un jeune univers. La solution à énergie zéro pour l'espace de Minkowski représentant un univers observable, a été fournie en 2009.

Contraintes expérimentales

La preuve expérimentale que l'univers observable est un « univers à énergie zéro » n'est actuellement pas concluante. L'énergie gravitationnelle de la matière visible représente 26 à 37 % de la densité massique totale observée. Par conséquent, pour adapter le concept d'un « univers à énergie zéro » à l'univers observé, d'autres réservoirs d'énergie négative en plus de la gravité de la matière baryonique sont nécessaires. Ces réservoirs sont souvent supposés être de la matière noire .

Voir également

Les références