Quintessence (cosmologie)

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En cosmologie, la quintessence est le nom donné à une forme hypothétique d'énergie sombre, proposée comme explication aux observations de l'accélération de l'expansion de l'Univers. La quintessence est un champ scalaire qui a une équation d'état (reliant sa pression P_{\mathrm {Q}} et sa densité d'énergie \rho_{\mathrm {Q}}) de type barotropique, c'est-à-dire de la forme P_{\mathrm {Q}} = w_{\mathrm {Q}} \rho_{\mathrm {Q}}, où la quantité w_{\mathrm {Q}} évolue lentement au cours du temps sur de longues périodes (elle peut connaître des variations plus rapides d'une valeur palier à une autre). Pour que la quintessence permette d'expliquer l'accélération de l'expansion de l'Univers, il faut que la quantité w_{\mathrm {Q}} soit aujourd'hui inférieure à -1 / 3. La quintessence est une quantité dynamique, et a généralement une densité et une équation d'état qui varie à travers le temps et qui peut présenter des fluctuations dans l'espace.

Dans une cosmologie non standard comme Cosmos à expansion d'échelle de C. Johan Masreliez, où il n'y a aucune accélération, la quantité est w_{\mathrm {Q}} = -1 / 3 exact, ce qui signifie courbure de l'espace-temps.

Étymologie[modifier | modifier le code]

Le terme de quintessence est un clin d'œil au concept de quintessence de l'Antiquité grecque. Il fait également allusion au fait qu'il existe par ailleurs quatre types de matières (ou de formes d'énergie) dans l'Univers : la matière baryonique, composant les atomes connus ; les photons, principalement formés par le fond diffus cosmologique ; les neutrinos, principalement composés du fond cosmologique de neutrinos ; et la matière noire, dont la nature exacte est à l'heure actuelle (2012) mal connue. La découverte de l'énergie sombre, dont la quintessence est un possible candidat, correspond donc à une cinquième forme d'énergie présente dans l'Univers.

Le terme a pour la première fois été utilisé par les physiciens Limin Wang et Paul Steinhardt en avril 1998[1], mais semble issu d'une collaboration incluant aussi Jeremiah P. Ostriker et Robert R. Caldwell[2].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Limin Wang & Paul J. Steinhardt, Cluster Abundance Constraints on Quintessence Models, Astrophysical Journal, 508, 483-490 (1998), astro-ph/9804015 Voir en ligne.
  2. (en) Limin Wang, Robert R. Caldwell, Jeremiah P. Ostriker & Paul J. Steinhardt, Cosmic Concordance and Quintessence, Astrophysical Journal, 530, 17-35 (2000), astro-ph/9901388 Voir en ligne ; cet article est déjà mentionné en cours de préparation dans l'article de Wang et Steinhardt de 1998 et implicitement indiqué comme étant antérieur à celui-ci.