Planck, BICEP2 et l'espace-temps (II)

L'analyse conjointe des collaborations Planck, BICEP2 et Keck Array sur les données de BICEP2 a finalement été rendue publique (arXiv:1502.00612), invalidant l'annonce de BICEP2 de Mars 2014 (arXiv:1403.3985v1). Sur le site de Forbes, un article s'intitule « When Science Gets It Wrong: Gravitational Waves ». De toute évidence, les institutions scientifiques devraient faire beaucoup plus attention avant de lancer ou cautionner des campagnes publicitaires comme celles qui ont entouré l'annonce originale de BICEP2 ou, en France, le résultat erroné de la collaboration OPERA de septembre 2011 (arXiv:1109.4897v1) sur un prétendu neutrino supraluminal. Mais alors que le résultat d'OPERA a été la conséquence d'une faille du dispositif expérimental, rien de tel n'est arrivé dans BICEP2. Il ne s'agit donc pas d'un problème de "la Science" (en l'occurrence, le résultat expérimental), à strictement parler. L'annonce erronée de BICEP2 a été due à une méprise d'ordre phénoménologique et, sans doute, émise avec une certaine précipitation dans le contexte du débat sur le modèle de l'inflation cosmique que BICEP2 entendait trancher définitivement. Précisément, les controverses récentes nous ont rappelé qu'il n'existe à ce jour aucune réelle évidence pour le modèle de l'inflation, composante indispensable du schéma cosmologique standard Big Bang + inflation + ΛCDM où Λ est la constante cosmologique et CDM, cold dark matter, désigne la matière sombre dite « froide ». Mon article  « Are There Evidences For Cosmic Inflation? (II) » souligne à nouveau cette situation devenue encore plus évidente après la diffusion de l'analyse conjointe Planck - BICEP2 - Keck Array.  L'annonce de cette analyse a coïncidé avec les dernières retouches données à mes articles  « BICEP2, Planck, spinorial space-time, pre-Big Bang » et « Tests and prospects of new physics at very high energy » destinés aux comptes rendus de la conférence ICNFP 2014. J'ai donc légèrement modifié mes articles pour tenir compte du résultat diffusé par les trois collaborations, sans toutefois changer l'essentiel de leur contenu que j'ai encore renforcé.

L'analyse conjointe de Planck, BICEP2 and Keck Array, http://arxiv.org/abs/1502.00612 , conclut à l'absence d'une quelconque évidence pour des « modes B » (magnétiques) dans la polarisation primordiale du fond diffus cosmologique. Le signal observé comportant un important bruit de fond dû à la poussière galactique, qui empêche d'aboutir à la conclusion initialement avancée même si les données ne sont pas en cause en tant que telles, pas plus que le montage expérimental.

Mais comme je l'avais mis en évidence juste après la diffusion du résultat de BICEP2 en mars 2014, à supposer qu'un tel signal était finalement détecté, il ne constituerait nullement une évidence directe pour des ondes gravitationnelles générées par l'inflation cosmique. En effet, des cosmologies alternatives peuvent aisément rendre compte d'une telle signature.

Voir, à ce sujet, mes articles « CMB B-modes, spinorial space-time and Pre-Big Bang » (I) et (II) , https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00967180/ , et https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01037854/ . Et sur ce blog, « Planck, BICEP2 et l'espace-temps (I) » .

Mes contributions à ICNFP 2014 soulignent la nécessité d'accorder une réelle importance aux approches basées sur des cosmologies alternatives et sur une possible nouvelle physique (avant Big Bang, nouvelle géométrie de l'espace-temps, nouveaux constituants ultimes de la matière...). J'y mets également en évidence les potentialités de l'espace-temps spinoriel que j'avais proposé dès 1996-97 en tant que cadre géométrique susceptible de donner naissance à la Mécanique Quantique.

 

Le 29 mars 2014, j'écrivais déjà dans mon blog Notre Siècle http://notresiecle.blogs.courrierinternational.com/archive/2014/03/29/bicep2-inflation-espace-temps-spinoriel-49763.html

BICEP2, inflation, espace-temps spinoriel...

L'expérience BICEP2 a-t-elle apporté une preuve de l'inflation cosmique ? Une forte pression médiatique, avec à l'origine des communiqués institutionnels, cherche à propager cette idée. Cependant, la situation scientifique réelle est autrement plus complexe comme souligné quelques jours après cette annonce dans mon article de blog « BICEP2, CMB B-modes And Spinorial Space-time ». Mes arguments scientifiques sont rappelés par le collectif Indépendance des Chercheurs dans « BICEP2 data, cosmic inflation, Wikipedia information... ». Dans un article plus formel intitulé « CMB B-modes, spinorial space-time and Pre-Big Bang (I) », j'ai encore développé mon analyse de cette situation très médiatisée. A savoir : i) à supposer que l'existence annoncée par BICEP2 de « modes B » dans le rayonnement micro-onde universel (ou fond diffus cosmologique) soit finalement confirmée, une telle propriété présente un intérêt certain mais n'est en rien spécifique aux modèles inflationnaires ; ii) les modèles d'avant Big Bang, où l'inflation n'est point nécessaire, peuvent dans de nombreux cas reproduire sans difficulté un tel phénomène ; iii) une illustration évidente de cette possibilité est l'espace temps spinoriel que j'ai proposé en 1996-97 et qui génère automatiquement une direction d'espace privilégiée pour chaque observateur comobile. En présence d'une telle direction spatiale privilégiée pour chaque point de l'espace-temps, l'existence des « modes B » devient un phénomène naturel. Il s'agit donc, tout compte fait, d'un dispositif beaucoup moins ad hoc que l'inflation pour produire de tels modes de polarisation dans le rayonnement micro-onde universel.

L'existence d'une direction d'espace privilégie pour chaque point de l'espace-temps était déjà apparente dans mon article de Février 1997 « Space, Time and Superluminal Particles ». Elle a été explicitement soulignée dans le Post Scriptum de septembre 2011 à mon article « Cosmic rays and tests of fundamental principles ».

Voir, pour plus de détails, mes articles plus récents Pre-Big Bang, space-time structure, asymptotic Universe, « Planck data, spinorial space-time and asymptotic Universe » , « Spinorial space-time and privileged space direction (I) », « Spinorial space-time and Friedmann-like equations (I) » et d'autres sur le même sujet.

(...)

(fin de l'extrait)

La problématique de base n'a pas vraiment changé, dans le mesure où des modes B primordiaux du fond diffus cosmologiques pourraient être mis en évidence par les expériences en cours au futures dont les performances ne cessent de s'améliorer.

 

Suivent les résumés et quelques liens de mes deux contributions à la conférence ICNFP2014 (jointes également en annexe à cet article) :

https://archive.org/details/ICNFP2014talknew

https://indico.cern.ch/event/277650/session/3/contributio...
https://indico.cern.ch/event/277650/session/3/contributio...

BICEP2, Planck, spinorial space-time, pre-Big Bang


On the possible origin of primordial CMB B-modes and gravitational waves. Potentialities of alternative cosmologies and open questions.

The field of Cosmology is currently undergoing a positive and constructive crisis. Controversies concerning inflation are not really new. But after the 2013-2014 Planck and BICEP2 announcements, and the more recent joint analysis by Planck, BICEP2 and the Keck Array (PBKA), the basic issues can involve more direct links between the Mathematical Physics aspects of cosmological patterns and the interpretation of experimental results. Open questions and new ideas on the foundations of Cosmology can emerge, while future experimental and observational programs look very promising. The BICEP2 result reporting an excess of B-mode polarization signal of the cosmic microwave background (CMB) radiation was initially presented as a signature of primordial gravitational waves from cosmic inflation. But polarized dust emission can be at the origin of such a signal, and the evidence claimed by BICEP2 is no longer secure after the PBKA analysis. Furthermore, even assuming that significant CMB B-mode polarization has indeed been generated by the early Universe, its theoretical and cosmological interpretation would be far from obvious. Inflationary gravitational waves are not the only possible source of primordial CMB B-modes. Alternative cosmologies such as pre-Big Bang patterns and the spinorial space-time (SST) we introduced in 1996-97 can naturally produce this polarization. Furthermore, the SST automatically generates for each comoving observer a local privileged space direction (PSD) whose existence may have been confirmed by Planck data. If such a PSD exists, vector perturbations have most likely been strong in the early Universe and may have produced CMB B-modes. Pre-Big Bang cosmologies can also generate gravitational waves in the early Universe without inflation. After briefly describing detectors devoted to the study of the CMB polarization, we discuss the situation emerging from BICEP2 results, Planck results and the PBKA analysis. In particular, we further analyze possible alternatives to the inflationary interpretation of a primordial B-mode polarization of cosmic microwave background radiation.


https://archive.org/details/ICNFP2014posternew

https://indico.cern.ch/event/277650/session/18/contribution/569/material/paper/
https://indico.cern.ch/event/277650/session/18/contributi...

Tests and prospects of new physics at very high energy

Beyond the standard basic principles, and beyond conventional matter and space-time. On the possible origin of Quantum Mechanics.

Recent results and announcements by Planck and BICEP2 have led to important controversies in the fields of Cosmology and Particle Physics. As new ideas and alternative approaches can since then more easily emerge, the link between the Mathematical Physics aspects of theories and the interpretation of experimental results becomes more direct. This evolution is also relevant for Particle Physics experiments at very high energy, where the interpretation of data on the highest-energy cosmic rays remains a major theoretical and phenomenological challenge. Alternative particle physics and cosmology can raise fundamental questions such as that of the structure of vacuum and space-time. In particular, the simplified description of the physical vacuum contained in standard quantum field theory does not necessarily correspond to reality at a deeper level, and similarly for the relativistic space-time based on four real variables. In a more general approach, the definition itself of vacuum can be a difficult task. The spinorial space-time (SST) we suggested in 1996-97 automatically incorporates a local privileged space direction (PSD) for each comoving observer, possibly leading to a locally anisotropic vacuum structure. As the existence of the PSD may have been confirmed by Planck, and a possible discovery of primordial B-modes in the polarization of the cosmic microwave background radiation (CMB) may turn out to contain new evidence for the SST, we explore other possible implications of this approach to space-time. The SST structure can naturally be at the origin of Quantum Mechanics at distance scales larger than the fundamental one if standard particles are dealt with as vacuum excitations. We also discuss possible implications of our lack of knowledge of the structure of vacuum, as well as related theoretical, phenomenological and cosmological uncertainties. Pre-Big Bang scenarios and new ultimate constituents of matter (including superbradyons) are crucial open subjects, together with vacuum structure and the interaction between vacuum and standard matter.

(fin des deux résumés)

 

Luis Gonzalez-Mestres


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