N° 252 - Recherche et Technologie

superforce électronucléaire, ancêtre commun des forces à
l'œuvre aujourd'hui: électromagnétique, nucléaire forte et
nucléaire faible. Mais comme ces trois forces ne sont pas
encore différenciées, tout est aggloméré et les particules
n'ont pas encore de masse mais se comportent comme un
rayonnement.
Le choc suivant, et qui nous intéresse au premier chef, se
produit 10 -35 seconde après le Big Bang: la superforce se
scinde à son tour. L'interaction forte prend son autonomie
et cohabite avec la force électrofaible (qui donnera naissance
bien plus tard à l'électromagnétisme et à la force
faible).
Inracontable !
Mais la naissance de l'interaction
forte s'accompagne
d'un événement inouï, inracontable
par nos mots:
l'Univers subit une expansion
fulgurante, exponentielle
disent les scientifiques.
En un laps de temps
presqu'infiniment bref (10 -32
seconde !), il se dilate à une
vitesse supérieure à la vitesse
de la lumière - les particules
ne se sont pas déplacées
plus vite que la lumière,
c'est la trame sur
laquelle elles se trouvaient qui a enflé à cette allure -, ses
dimensions doublant au moins une centaine de fois (2 100 ).
Il est impossible de s'imaginer ce qui s'est passé à ce
moment. Disons, à titre de comparaison, forcément boiteuse,
que depuis que les atomes existent et que l'Univers
est devenu visible, c'est-à-dire à peu près 400 000 ans
après le Big Bang, les échelles de grandeur de l'Univers
n'ont été multipliées que par 1 000 !
Cet épisode a longtemps été contesté, remis en cause. Mais
ce sont justement les observations du prédécesseur du
satellite Planck, l'américain WMAP, qui ont apporté des
éléments en faveur de cette théorie de l'inflation exponentielle.
Et les scientifiques attendent beaucoup de Planck et
de ses mesures de la polarisation magnétique du rayonnement
fossile car celle-ci serait liée à l’apparition des ondes
gravitationnelles. Lesquelles sont justement prévues par le
modèle de l’inflation exponentielle. Cette phase du développement
de notre Univers pose cependant beaucoup plus
de questions qu’elle n’apporte de réponse.
Selon certains cosmologistes, il n’est pas exclu de penser
que cette hyperexpansion a démarré à des moments différents
avec des amplitudes différentes. C’est le modèle de
Linde dans lequel le Cosmos aurait été une sorte de
«mousse de savon», composée de beaucoup de bulles. Ce
sont ces bulles qui auraient connu l’expansion avec
comme conséquence qu’il y aurait autant d’univers que
de bulles. Une multitude d’univers dont le nôtre n’est
Athena 252 / Juin 2009
Info-Physique
jamais qu’un cas particulier... Non seulement la Terre
n’est pas au centre du monde, mais notre monde luimême
n’en serait qu’un parmi une multitude... Dur !
Rayonnement fossile
L’expansion de l’Univers, du Bing Bang jusqu’à nos jours:
(13,7 milliards d’années).
1. Bing Bang; 2. fluctuations quantiques; 3 Inflation; 4. Fonds diffus cosmologique;
5. Premières étoiles; 6. Formation de galaxies, planètes, etc.
7. Accélération de l’expansion de l’Univers.
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Sautons allègrement quelques étapes - apparition des neutrons
et des protons au premier cent millième de seconde;
formation des premiers noyaux d’atomes légers à la troisième
minute; avènement de l’hélium après un quart
d’heure - pour faire un bond considérable dans le temps.
Environ 380 000 à 400 000 ans après le Big Bang, la température
de l’Univers a
chuté: elle n’est plus que de
3 000 degrés environ. Auparavant,
à une température
supérieure, dans un milieu
très dense, les particules surchauffées
émettent et absorbent
les photons, les grains
de lumière.
Avec le refroidissement, les
photons vont cesser d’interagir
avec la matière. Cela
veut dire que les électrons
(charge négative) vont pouvoir
s’apparier avec des
noyaux (charge positive)
pour former des atomes.
Mais cela signifie aussi que
la lumière se libère du piège dont elle n’a pu sortir jusqu’à
ce moment. Elle est enfin libre de cheminer dans l’espace
- l'Univers est devenu visible...- et de parvenir jusqu’à
nous: c’est ce qu’on appelle le rayonnement cosmique
primordial ou rayonnement fossile. Bien sûr, il nous parvient
de manière très faible, sous forme d’un rayonnement
à 3 kelvins, à peine supérieur au zéro absolu. Mais
tout le monde peut le voir: il représente environ 1% de la
«neige» qui envahit l’écran de nos téléviseurs lorsqu’ils
ne sont pas réglés sur une chaîne. C’est la carte de ce
rayonnement, déjà dressée par COBE puis WMAP, que va
préciser Planck.
C'est grâce à COBE que les physiciens ont repéré de
minuscules irrégularités dans le rayonnement fossile,
bientôt précisées par les mesures de WMAP. Ces irrégularités
ont été identifiées comme les traces des fluctuations
primordiales, de quoi préciser le contenu de l'Univers.
Les simulations ont ainsi permis de déterminer que les
fameux grumeaux originels seraient bien à l'origine de
l'organisation de l'Univers, dominée par la gravité exercée
par des amas de ce qu'on appelle aujourd'hui la
matière noire, présente en bien plus grande quantité que
la matière «visible». Planck devra prendre le relais en
déterminant avec encore plus de précisions la taille des
fluctuations, apportant peut-être ainsi une réponse à la
question de leur origine.
Henri DUPUIS
dupuis.h@belgacom.net