Dans le monde scientifique, il est généralement admis que l’Univers est né du Big Bang. Cette théorie repose sur le fait que l’énergie et la matière (les fondements de toutes choses) étaient auparavant dans un état de singularité. Celui-ci, à son tour, est caractérisé par une infinité de température, de densité et de pression. L'état de singularité lui-même rejette tout ce qui est connu monde moderne lois de la physique. Les scientifiques pensent que l'Univers est né d'une particule microscopique qui, pour des raisons encore inconnues, est entrée dans un état instable dans un passé lointain et a explosé.
Problèmes avec la théorie du multivers même s'ils sont sexuels avec point scientifique vision obligent les physiciens à cesser de chercher des réponses aux questions les plus fondamentales, telles que pourquoi constantes physiques de notre Univers sont ceux qui existent. Les théoriciens ont une idée de ce qui pourrait être nombre infini Univers, et on peut imaginer des modèles où les nombres, "comme propriétés fondamentales les particules que nous observons" sont différentes pour chaque univers fille. Voite veut que les théoriciens ne disent pas que nous avons simplement de la « chance » avec cet univers où les choses se passent comme elles le font parce qu'il y a des possibilités infinies, et donc nous arrêtons de théoriser.
Le terme " Grand coup" a commencé à être utilisé depuis 1949 après la publication des travaux du scientifique F. Hoyle dans des publications scientifiques populaires. Aujourd'hui, la théorie du « modèle évolutif dynamique » est si bien développée que les physiciens peuvent décrire les processus qui se produisent dans l'Univers dans les 10 secondes qui suivent l'explosion d'une particule microscopique qui a jeté les bases de toutes choses.
Carroll, en revanche, préfère la version multi-version, mais beaucoup d'autres préfèrent The Big Bounce. Pour résumer, de nombreux physiciens paient pour discuter et écrire des livres sur le Big Bang et les modèles préliminaires qui peuvent décrire ce que nous voyons aujourd'hui. Nous avons simplifié les calculs, mais le fait est qu’il reste encore beaucoup à théoriser jusqu’à ce que nous puissions comprendre comment l’univers est devenu ce qu’il est.
En même temps, il est important que les gens sachent que nous ne savons pas de quoi nous parlons, dit Carroll. "Ces idées spéculatives ne sont que le début de quelque chose qui doit être pris au sérieux, mais il y a de l'espoir que nous puissions résoudre tout cela si nous n'abandonnons pas." La lumière qui provient du fond du micro-ondes traverse l’Univers.
Il existe plusieurs preuves de la théorie. L'un des principaux est rayonnement de fond cosmique à micro-ondes, qui imprègne l’Univers tout entier. Selon les scientifiques modernes, cela aurait pu survenir uniquement à la suite du Big Bang, en raison de l'interaction de particules microscopiques. C'est le rayonnement relique qui nous permet d'en apprendre davantage sur l'époque où l'Univers était comme un espace en feu et où il n'y avait ni étoiles, ni planètes, ni la galaxie elle-même. La deuxième preuve de la naissance de toutes choses à partir du Big Bang est considérée comme le décalage vers le rouge cosmologique, qui consiste en une diminution de la fréquence du rayonnement. Cela confirme la suppression des étoiles, des galaxies de Voie lactée en particulier et les uns des autres en général. Autrement dit, cela indique que l’Univers était en expansion plus tôt et continue de le faire aujourd’hui.
Nous ne pouvons pas spéculer sur ce qui s’est passé auparavant. C'est le mur paramètre physique, ce qui empêche les scientifiques de regarder de l’autre côté au moment de la création. Pour franchir cette étape, nous aurons besoin théorie mathématique, qui unifierait la relativité quantique et générale, c’est-à-dire la Grande Théorie Unifiée, qui est le Saint Graal que recherchent si sincèrement les physiciens. Stephen Hawking est même allé jusqu'à dire avec son sourire habituel que le moment venu, nous connaîtrons la pensée de Dieu.
Mais pour l’instant, il continue de décliner, malgré de nouvelles preuves à l’appui de ce modèle. Énergie infinie dans le vide éternel. Un défi pour le lecteur qui essaie de se représenter cela. Un petit éclair d'énergie infinie dans un vide éternel. C'est tout ce que nous pouvons savoir sur le Big Bang. Ce qui s’est passé avant ce moment a échappé à notre compréhension.
Une brève histoire de l'univers
- 10 -45 - 10 -37 secondes - expansion inflationniste
- 10 à 6 secondes- émergence de quarks et d'électrons
- 10 à 5 secondes- formation de protons et de neutrons
- 10 -4 secondes - 3 minutes- émergence de noyaux de deutérium, d'hélium et de lithium
- 400 mille ans- formation d'atomes
- 15 millions d'années- poursuite de l'expansion du nuage de gaz
- 1 milliard d'années- la naissance des premières étoiles et galaxies
- 10 à 15 milliards d'années- l'apparition des planètes et vie intelligente
- 10 14 milliards d'années- arrêt du processus de naissance des étoiles
- 10 37 milliards d'années- épuisement énergétique de toutes les étoiles
- 10 à 40 milliards d'années- évaporation des trous noirs et naissance de particules élémentaires
- 10 100 milliards d'années- achèvement de l'évaporation de tous les trous noirs
La théorie du Big Bang a constitué une véritable avancée scientifique. Elle a permis aux scientifiques de répondre à de nombreuses questions concernant la naissance de l’Univers. Mais en même temps, cette théorie a fait naître de nouveaux mystères. La principale est la cause du Big Bang lui-même. La deuxième question qui n'a pas de réponse science moderne- comment l'espace et le temps sont apparus. Selon certains chercheurs, ils seraient nés avec la matière et l’énergie. Autrement dit, ils sont le résultat du Big Bang. Mais il s’avère ensuite que le temps et l’espace doivent avoir une sorte de commencement. C'est-à-dire qu'une certaine entité, existant en permanence et indépendante de ses indicateurs, aurait très bien pu initier les processus d'instabilité dans la particule microscopique qui a donné naissance à l'Univers.
La constante de Planck fait partie de la formule qui relie le contenu énergétique d'un quantum à la fréquence de l'énergie correspondante. onde électromagnétique. Ce chiffre comporte d'autres limites mathématiques, telles que la longueur de Planck, c'est-à-dire la plus petite distance possible entre les deux, apparemment objets séparés, et la masse de Planck, expression minimale de l'existence matérielle. Ici, nous fixons la limite de ce que nous pouvons savoir sur l’origine de l’univers.
Une énergie et une densité monstrueuses au-delà de l’étourdissement. Notre raison est folle quand nous pensons au milliardième de seconde qui s'écoule entre une action et une autre en un instant. à l'heure actuelle. Mais nous ne pouvons pas considérer cela comme le temps total de notre univers.
Plus les recherches sont menées dans ce sens, plus les astrophysiciens se posent des questions. Les réponses à ces questions attendent l’humanité à l’avenir.
La plupart des astronomes soutiennent l’idée selon laquelle l’univers est né d’une « bulle » des milliers de fois plus petite qu’une tête d’épingle, mais incroyablement chaude et dense. Il y a près de 13,8 milliards d’années, elle a explosé et cet événement est appelé le « Big Bang ». À ce moment-là, l’espace, le temps, l’énergie et la matière ont commencé à exister. En très peu de temps, l'Univers s'est étendu de la taille d'une particule subatomique à la taille d'une orange, puis a continué à s'étendre, acquérant progressivement look moderne. C'est le Big Bang qui explique les différents paramètres de l'Univers que nous connaissons aujourd'hui, et c'est le Big Bang qui a prédéterminé la façon dont il se développera dans le futur et, peut-être, mourra dans des milliards et des milliards d'années. L’étude du Big Bang est une recherche d’une réponse à la question de savoir quel fut le début de « tout » et quelle sera sa fin.
Un de ces éclats de temps, c'est-à-dire un mégamillionième de seconde pour nous, serait l'équivalent d'une éternité pour l'être supposé qui existait à ce moment de la création. La similitude pourrait être que l’un d’eux est la taille du noyau d’un atome jusqu’à couleur orange, une proportion que nous ne pouvons presque pas imaginer, supérieure à celle qui sépare cette orange de l'univers qui nous entoure. Il n’existe qu’une seule particule dans cet univers, qui à son tour donnera naissance aux premières particules de matière.
L’élan du Big Bang se poursuit. Lorsque trois minutes se seront écoulées depuis le big bang initial, il n’y aura plus rien de plus important dans l’Univers et tout avancera très lentement. Il faut cent millions d'années pour que les premières étoiles se forment dans et à l'intérieur des bains vortex de gaz plasmatique, grâce à réactions nucléaires, qui résultent de la fusion d’atomes d’hydrogène et d’hélium, seront générés éléments lourds, comme le fer, qui n’apparaîtra que plusieurs millions d’années plus tard et deviendra consubstantiel à notre existence aujourd’hui.
Premiers instants
Les astrophysiciens se demandent ce qu’il y avait au début de l’Univers et ce qu’il y avait avant son commencement. Grâce aux recherches physiques et mathématiques, certaines réponses à ces questions ont déjà été obtenues. Mais les réponses qui satisfont les physiciens théoriciens ne sont pas toujours compréhensibles pour le grand public et transposables à notre réalité quotidienne. En d'autres termes, un certain nombre de concepts devraient être acceptés « par définition » sans chercher à trouver exemples empiriques dans l'Univers d'aujourd'hui, ce qui permettrait de comprendre ce qui s'est passé dans les premiers instants après le Big Bang.
Depuis, l'élan de cette première explosion s'est poursuivi, et ainsi les galaxies s'éloignent les unes des autres avec le même effet que si nous étions en train de gonfler. ballon. Ainsi, un univers complexe est en expansion de nos jours, mais avec suffisamment d’extravagances pour soulever toutes sortes de mystères.
La théorie du Big Bang et l'origine de l'univers
Le soi-disant Big Bang, littéralement un grand éclair, représente le moment où toute matière surgit du « rien », c’est-à-dire l’origine de l’Univers. L'un des problèmes non résolus dans le modèle de l'univers en expansion, il s'agit de savoir si l'univers est ouvert ou fermé. Les plus acceptables sont la théorie du Big Bang et l’inflation, qui se complètent.
Commencer
Au début du temps et de l'espace, il est probable qu'il y ait eu une « singularité gravitationnelle », c'est-à-dire ce que l'on peut définir comme point géométrique, dans lequel le champ gravitationnel atteignait l'infini grande taille. Singularités gravitationnelles, dont l'existence est prévue par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, se forment lorsque la densité de la matière est si élevée qu'elle provoque l'effondrement de l'espace-temps. La singularité est très difficile à imaginer comme quelque chose de concret ; il peut être décrit principalement en termes de concepts mathématiques. Après avoir suggéré que l’univers était né du Big Bang, certains chercheurs se sont demandé s’il y avait eu quelque chose avant lui. Le problème est compliqué par le fait que le Big Bang a donné naissance non seulement à l'espace, mais aussi au temps lui-même, de sorte que théorie générale relativité nous parlons de sur « l’espace-temps » dans son ensemble. Cela nous amène à l’idée que le Big Bang ne s’est pas produit dans un « espace vide », qui a ensuite été rempli par l’Univers en expansion, mais a lui-même créé à la fois l’espace et le temps.
L'inflation cosmique est un ensemble de propositions au sein de la physique théorique pour expliquer l'expansion ultra-rapide de l'Univers dans premiers instants et des solutions au soi-disant problème de l'horizon. L’inflation est désormais considérée comme faisant partie du modèle cosmologique standard du Big Bang chaud. Particule élémentaire ou le champ hypothétique considéré comme responsable de l'inflation est appelé l'inflaton.
L'astuce du temps d'exécution
À mesure que l’Univers s’étendait, le rayonnement résiduel du Big Bang a continué à se refroidir. On m'a demandé d'écrire sur l'origine de l'univers. On ne peut rien demander de plus complexe, je n'étais pas là. Donc à partir de maintenant. L'univers est en expansion, plusieurs doutes subsistent. Donc l’idée qui vient à l’esprit de tout le monde est la suivante.
L'ère Planck
Ce qui est apparu immédiatement après le Big Bang avait une pression et une température telles que son comportement ne peut être décrit à l'aide des lois en vigueur dans univers moderne. La phase qui suit immédiatement le Big Bang est appelée « l’ère Planck », du nom du scientifique allemand Max Planck. Il couvre la période allant du Big Bang jusqu'au temps 10 × -43 degrés s qui le suit (ce temps est appelé « temps de Planck »). Durant cette très courte période, l'Univers a atteint une taille de 10 × - 33 degrés cm et la température est tombée à 10 × 32 degrés Celsius, soit cent mille milliards de milliards de milliards de degrés.
Si l'Univers est en expansion et que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres, elles auraient dû être plus ensemble dans le passé, et si nous allons à la limite, tout ce que nous voyons devrait être contenu dans un point. Et nous l'avons déjà connecté, car de là, on a déduit que tout était à un moment donné et qu'à un moment donné, cela fait environ quatorze milliards d'années, en un an, un an plus tard, l'origine de l'Univers a explosé.
L'idée n'est pas mise en œuvre, bien qu'elle soit très attractive, elle n'a pas signification physique. Oui, au début il n’y avait rien, tout était vide. Mais bien sûr nous sommes en physique, nous vivons dans un univers physique, il va donc falloir expliquer ce qu'on entend par vide en physique.
Le plus petit espace
Afin de définir cette phase, Planck a tiré une conclusion relativement simple. Il s'est demandé s'il existait une longueur d'onde minimale en dessous de laquelle aucune information ne pouvait être obtenue, c'est-à-dire valeur minimale, en dessous de quoi la notion d’espace perd son sens.
Étant donné que les rayons gamma ont la longueur d'onde électromagnétique la plus courte (10 × -33 degrés cm), Planck a deviné que pour des longueurs d'onde plus courtes, il n'y avait aucun moyen d'obtenir des informations physiques complètes. Un rayon gamma se déplaçant à la vitesse de la lumière se propage en 10 × -43 degrés s. une distance de 10 × -33 degrés cm. Des périodes de temps plus courtes dépassent la portée de la mesure. Ainsi, entre point zéro Le Big Bang et la fin de l’ère Planck ne permettent d’obtenir aucune information physique sur l’Univers au premier stade de son développement.
Ce que nous avons appris en jouant avec la physique au cours des 120 dernières années, c’est que le vide n’est en aucun cas une entéléchie théorique inerte par définition. Lorsque nous imaginons le vide, nous pensons que nous avons tout puisé dans une certaine région. Il ne reste plus rien, ni énergie, ni particules, ni rien. Par conséquent, peu de choses peuvent en échapper.
Cependant, le vide est quelque chose d’étonnant. Le vide est un état de systèmes pouvant interagir avec d’autres configurations. Le vide n’est pas inerte ; le vide est très riche dans son comportement. DANS théorie des quanta nous savons que les champs physiques sont associés à la présence de particules. Le champ électromagnétique est dû à la présence de photons pour donner meilleur exemple.
Peu après le Big Bang
À la fin de l’ère Planck, la force de gravité s’est séparée de l’énergie totale disponible dans l’Univers et est devenue indépendante. Immédiatement après, ce fut le tour des forts interaction nucléaire(en le gardant dans un état stable noyaux atomiques), qui, avec les forces de gravité, interaction électromagnétique Et interaction faible(ce dernier est responsable de désintégration radioactive) est l'un des quatre forces fondamentales, présent dans la nature. Avec leur aide, les particules échangent de l'énergie. Tout cela depuis que le Big Bang a pris jusqu'à 10 × -36 degrés s.
Quand dit-on que nous avons du vide ? Eh bien, cette question peut paraître triviale. Lorsqu'on n'a pas de particule associée au champ en question. Mais cela nous oblige à admettre que le vide convient à tout le monde champ physique. Autrement dit, je peux avoir différents champs, et un ou plusieurs d'entre eux sont vides, et les autres ne le sont pas.
Mais mieux encore, le vide de champ est acceptable condition physique ce champ et peut interagir avec d'autres états, autres que le vide, d'autres champs physiques. Par exemple, si l’on regarde le champ responsable de la force forte, on voit qu’il est associé à la présence de particules appelées gluons. Le vide du champ indiqué sera un état dans lequel il n'y a pas de tels gluons.
Inflation
C’est à ce moment-là que commence « l’ère de l’inflation ». On l'appelle ainsi parce qu'à ce stade, l'Univers était soumis à de très fortes pressions. expansion rapide- "inflation" (de l'anglais gonfler - "gonfler"). En quelques milliardièmes de seconde, la taille de l’Univers a été multipliée par 10 × 50. Durant la période inflationniste qui a duré du Big Bang à 10 × -32 s. Des "fluctuations quantiques" provoquées par la formation spontanée de paires particule/antiparticule ont été observées, donnant à l'espace-temps un aspect plutôt irrégulier et forme complexe. Ces fluctuations sont à l'origine de perturbations gravitationnelles de l'homogénéité qui, d'abord insignifiantes, se sont accentuées avec le temps et ont fini par former les gigantesques perturbations observées aujourd'hui. structures spatiales, comme les galaxies et les amas de galaxies. Les particules de matière et d'antimatière, entrant en collision, se détruisaient mutuellement et produisaient des radiations. Néanmoins, dans ce jeu de destruction, un surplus de matière était préservé : il constituait l’Univers moderne.
Quelle énergie possède le champ vide ? Parce qu’il semble naturel de penser que s’il n’y a aucune particule qui lui est associée, alors le champ aura le moins d’énergie. Le vide sera alors minime état énergétique domaine spécifique. Si un champ gagne plus d'énergie, il peut alors utiliser cette énergie pour créer des particules liées, de sorte que les états contenant des particules peuvent être considérés comme des états excités du champ, en référence à son vide.
Cependant, le vide ne peut pas être à une énergie minimale tout le temps, car en quantique, il est interdit à un système d'avoir toujours la même énergie. Autrement dit, nous ne pouvons à aucun moment connaître l’énergie du système. Des vibrations apparaissent donc dans le vide. Au cas où forte interaction ces interactions de leur vide sont interprétées comme des gluons qui apparaissent et disparaissent. Ils volent et réintègrent l'énergie si rapidement que ces apparitions et disparitions ne peuvent pas être détectées directement. Ce n'est pas de la philosophie ou de la mythologie, c'est une preuve scientifique, comme vous pouvez le voir ici : Prof.
Quarks
Environ 10 × -35 s après le Big Bang, les premières particules ont commencé à se former : quarks, antiquarks, particules W, particules Z et électrons.
La combinaison de plusieurs quarks a ensuite formé des protons, des neutrons et leurs antiparticules. Les protons et les antiprotons s’annihilent mutuellement, produisant un rayonnement électromagnétique. Ce n’est qu’à ce moment que les faibles interactions nucléaires et électromagnétiques se sont séparées.
Il existe de très belles simulations de ces oscillations. Nous ne pouvons pas savoir si ces oscillations existent ou si le vide est un état physique pouvant interagir avec d’autres états du système. A quoi ça sert tout ça ? Oui, c'est une bonne réponse. Pour répondre, nous regardons à l’intérieur d’un proton ou d’un neutron, qui sont les particules qui composent les noyaux atomiques et qui sont principalement responsables de notre masse. Un proton ou neutron est formé de trois quarks.
D’où vient le reste de la masse des protons ? Vous l'avez probablement deviné. Il est à noter que les quarks se combinent en échangeant des gluons et sont plongés dans le vide de l'interaction forte, ce qui modifie ces interactions et contribue à la structure du proton. Ainsi, chaque fois que vous montez sur l’échelle, vous pensez que ce que vous mesurez a beaucoup à voir avec la structure du vide.
Ces phénomènes se sont produits entre 10×-32 et 10×-5 s après le Big Bang, lorsque les premiers noyaux atomiques se sont formés. Avec leur naissance, la matière a commencé à prendre le pas sur le rayonnement qui dominait auparavant. Cependant, la température de l'Univers a atteint encore 10 milliards de degrés, de sorte que le rayonnement et la matière se sont transformés l'un en l'autre.
Seulement environ 300 000 ans après le Big Bang, lorsque la température est tombée à 3 300 °C, l’Univers, qui était auparavant un nuage informe, est devenu transparent pour les yeux. rayonnement électromagnétique. Et puis les premiers atomes d'hydrogène, d'hélium et de lithium ont commencé à se former - les éléments les plus légers de l'Univers.
Tout cela pour vous informer de cela. Le vide est quelque chose de physique avec lequel on peut jouer. . Comme nous l'avons dit, le vide doit accomplir deux choses. C'est l'état d'énergie minimale. Il n'y a aucune particule dans le champ. La plupart des domaines que nous connaissons confirment qu'un vide remplit ces deux caractéristiques. Après tout, c’est ce que l’on pourrait attendre de cette question.
Mais comme la nature est là pour nous surprendre et endurcir nos vies avec des choses qui échappent à ce que l'homme attend, il est des domaines, dont certains sont déjà connus, qui ne suivent pas cette règle. Son état d'énergie minimale contient des particules ou, en d'autres termes, son état sans particules n'est pas une énergie minimale. Un champ qui a ce comportement est le Higgs.
Rayonnement de fond
Environ 300 000 ans après le Big Bang, le rayonnement de fond cosmique est apparu - le rayonnement le plus proche du Big Bang que nous recevons aujourd'hui. Il s'agit du premier type de rayonnement qui, dans l'Univers désormais raréfié, n'est pas immédiatement capté par les atomes ou les rayonnements. particules subatomiques, mais erre dans l'espace sous forme de photons. À partir de ce moment, la matière primaire commence à se transformer progressivement en étoiles, quasars et galaxies. Aujourd'hui, avec l'aide des plus télescopes puissants nous essayons d'apercevoir ces objets, les plus anciens et les plus lointains de notre Univers. N'importe lequel Informations Complémentaires, obtenus grâce à eux, pourrait nous permettre de mieux comprendre le moment le plus mystérieux de notre histoire : le Big Bang.
Modèles de l'Univers
Dans les années 1920, l'idée d'un Univers dans lequel les forces répulsives et attractives étaient populaires parmi les cosmologistes. forces gravitationnelles sont dans un équilibre délicat, rendu possible par la « constante cosmologique » introduite de manière spéculative par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale. Il a introduit cette constante afin d'expliquer la présence d'une force répulsive de la matière, censée équilibrer attraction gravitationnelle. Cela était nécessaire pour obtenir l'équilibre modèle cosmologique- une propriété considérée comme fondamentale pour tous les modèles de notre Univers.
Extension
Pendant ce temps, de nombreux astronomes ont noté que la plupart Les galaxies ont détecté un redshift dans le spectre de leur lumière, un phénomène connu sous le nom de « redshift ». Ce fait se prête explication simple, s'il est perçu comme le résultat de l'effet Doppler - la même chose grâce à laquelle le son d'une sirène en retrait est entendu plus bas que celui d'une sirène en approche. Tout cela avait du sens si l’on tenait pour acquis que les galaxies s’éloignaient les unes des autres. Une contribution fondamentale à ces recherches a été apportée par l'astronome allemand Karl Wirtz : après avoir étudié en détail une quarantaine de galaxies, il a découvert que plus leur lumière est faible, plus elles sont éloignées de nous, plus le décalage vers le rouge de leur spectre est fort. Cela signifiait que les galaxies les plus éloignées s’éloignaient plus rapidement que les galaxies proches. Mais pour être convaincu de la justesse des conclusions de Wirtz, il a fallu attendre les recherches d’Edwin Hubble.
Espace instable
Le mathématicien russe Alexander Friedman et l'astronome belge Georges-Henri Lemaitre ont conclu que, malgré l'introduction d'une constante cosmologique, l'Univers d'Einstein est instable et qu'une petite fluctuation suffirait à le faire s'étendre ou se contracter indéfiniment. Les observations de Hubble ont conduit à la conclusion que l'Univers est en expansion. Lemaître a également développé la théorie selon laquelle l’Univers provient de « l’atome primordial » qui a donné naissance à toute chose. Malgré de nombreuses données étayant cette théorie, elle a fait l’objet de sévères critiques. Cependant, l’idée n’est pas morte ; au contraire, elle a été soutenue par le physicien George Gamow, qui a théoriquement confirmé la possibilité de la naissance de l'Univers à la suite d'une explosion colossale.
Univers stationnaire
Pendant ce temps, un autre astronome, Fred Hoyle, a avancé l'idée que l'Univers pourrait s'étendre à " état stationnaire" : les galaxies s'éloignent les unes des autres, mais de la nouvelle matière naît constamment dans l'espace qui les sépare. C’est Hoyle qui, ironiquement, a qualifié l’hypothèse de ses collègues de « Big Bang ». Mais à la fin monde scientifique a soutenu l'hypothèse du Big Bang avancée par Gamow, et à la fin des années 1960 elle s'est transformée en une théorie spécifique, confirmée à la fin des années 1990 par les satellites COBE et WMAP.
Rayonnement de fond
Quelques centaines de secondes après le Big Bang, le rayon de l'Univers n'était que de quelques minutes-lumière, et la matière y était déjà incluse éléments de base atomes - électrons, protons, neutrons interagissant les uns avec les autres, ainsi que neutrinos et photons (particules qui transfèrent de l'énergie). Lorsque les températures sont tombées à environ 3 300 °C plusieurs centaines de milliers d’années après le Big Bang, le nombre de collisions entre photons et autres particules a diminué et les photons ont commencé à se propager librement dans tout l’Univers.
Il fait de plus en plus froid
L'expansion a entraîné une nouvelle diminution de la température, pour finalement tomber à 3 K, soit seulement trois degrés de plus. zéro absolu(-273°C). Cette température a été « imprimée » sur des photons errants qui, entrant de moins en moins en collision avec d'autres particules dans un Univers de moins en moins dense, ont survécu jusqu'à nos jours. Aujourd’hui, ils sont considérés comme les témoins les plus importants de ces époques lointaines. Ce sont les photons errants qui forment ce qu’on appelle le « fond ». rayonnement cosmique" Il a été découvert en 1964 par les radioastronomes Arno Penzias et Robert Wilson, qui ont été récompensés pour cette Prix Nobel en physique en 1978.
Ouvert par hasard
En fait, les chercheurs mettaient au point un nouveau type d’antenne pour recevoir les micro-ondes. Au cours de leurs travaux, les scientifiques ont reçu un rayonnement inconnu et ont d'abord décidé qu'il s'agissait d'un rayonnement inconnu. origine terrestre. Mais bientôt Penzias et Wilson se sont rendu compte qu'ils « écoutaient » le rayonnement cosmique, dont Gamow et ses collègues avaient supposé l'existence dès 1948 - quelque chose comme « l'écho » du Big Bang. Ouverture rayonnement de fondétait d'une importance capitale parce que modèle standard L'univers prévoyait la présence d'un signal homogène, se propageant à une longueur d'onde d'environ un millimètre et pénétrant dans tout l'espace. C'est exactement ce que les scientifiques ont découvert.
Depuis les satellites
La découverte de Penzias et Wilson a été testée à plusieurs reprises au fil des années, mais a toujours été confirmée. Des tests ont été réalisés à bord de ballons (par exemple, l'expérience Boomerang, réalisée conjointement par l'Italie et les États-Unis). Trois satellites (COBE, WMAP et Planck) ont été spécialement conçus pour étudier le rayonnement de fond et ont produit d'excellents résultats, notamment les deux derniers, qui ont permis de mesurer le rayonnement et d'obtenir des détails auparavant inaccessibles. Grâce à l'analyse des données reçues des satellites, des différences de température du rayonnement de fond n'ont été découvertes que de cent millièmes de degré. Cette petite "ondulation" est comme code génétiqueêtre vivant : il détermine l’évolution de l’Univers.
La découverte du rayonnement de fond est devenue la preuve la plus importante en faveur du modèle du Big Bang, enterrant la théorie de Hoyle sur un Univers stationnaire.
Des doutes qui surgissent
Si nous pouvions vraiment comprendre comment le Big Bang s’est produit, nous répondrions à mille questions restées sans réponse sur la naissance de l’Univers et sa structure. Mais il n’y a pas encore de réponses à ces questions, malgré les instruments les plus modernes dont disposent les astronomes. Principal et le plus question difficile- comment et pourquoi le Big Bang s'est produit.
Nos capacités à étudier le passé de l’Univers s’étendent jusqu’aux profondeurs du temps et s’arrêtent, comme déjà mentionné, au point 10 × -43 s après le Big Bang. Seul le physique théorique, et seules de nouvelles hypothèses nous ramèneront à l’époque « d’avant » le Big Bang.
Matière noire et énergie noire
Un autre sujet important qui peut s'expliquer par les circonstances du Big Bang est l'origine de matière noire Et énergie sombre. L'Univers est constitué de seulement 5 % de matière, que nous pouvons observer de manière traditionnelle, par exemple à l'aide d'un télescope, et qui nous apparaît sous la forme d'étoiles, de nébuleuses et de galaxies. Le reste est constitué de 27 % de matière noire et de 68 % d’énergie noire. Concernant la matière noire, quelques hypothèses précises sont aujourd'hui avancées : cette matière est invisible, elle détecte sa présence dans les galaxies et les amas de galaxies grâce à sa force gravitationnelle, elle pourrait être constituée de plusieurs types de particules encore inconnus, les neutrinos (si leur masse est pas zéro) ou des étoiles de luminosité exceptionnellement faible.
L’énergie noire, en revanche, reste un mystère. Ce que l’on sait, c’est qu’elle agit comme une force répulsive et provoque une expansion de l’Univers à un rythme accéléré, plutôt que décélérant, comme on pourrait s’y attendre si cette énergie n’existait pas.
Redshift
Si certaines questions interpellent ceux qui étudient les origines de l’univers, d’autres remettent en question la théorie du Big Bang elle-même. La première de ces questions concerne le redshift de la lumière des galaxies. Certains astrophysiciens, dont l'astronome américain Halton Arp, estiment que le décalage vers le rouge est causé non seulement par l'éloignement des galaxies, mais aussi par un phénomène lié à la nature même des objets observés. Si tel est le cas, alors une partie du support sur lequel repose la théorie de l’expansion de l’Univers s’effondrera. Ceux qui soutiennent encore la théorie d'un univers stationnaire de Fred Hoyle fondent leurs polémiques sur cette thèse même. Si Arp a raison, la théorie du Big Bang n’est tout simplement pas nécessaire pour expliquer la naissance de l’Univers. Cependant, ce que propose Arp se heurte aux réfutations des partisans de la théorie de l’expansion de l’Univers.
Univers cyclique
Les théories du Big Bang et de l’Univers stationnaire ne sont pas les seules à expliquer l’existence de notre monde. Il existe au moins une autre théorie suggérant l’existence cyclique de l’Univers. Selon cette théorie, chaque fois que l’Univers arrive à la fin de son évolution, il « recommence » avec un nouveau Big Bang. Peut-être qu’à chaque renaissance, l’Univers « oublie » les caractéristiques de son passé et en forme de nouvelles. lois physiques, né pendant la phase d'inflation.
