Big-bang, une question à résoudre

— Par Paul Mazliak —
Big-bang Jean-Philippe Uzan Flammarion, 304 pages, 21 euros
Dans son ouvrage, Jean-Philippe Uzan revient sur l’ensemble des travaux cosmologiques.

L’auteur est physicien théoricien, spécialiste de cosmologie, et travaille à l’Institut d’astrophysique de Paris. La cosmologie a pour but de formuler une représentation mathématique de l’univers observable. Aujourd’hui, le modèle cosmologique standard repose sur la relativité générale et la physique quantique des particules. La construction de ce modèle commence en 1917, quand Einstein formule les dix équations complexes de la relativité générale ; les solutions de ces équations sont des géométries. Les solutions approximatives trouvées par les physiciens pour la géométrie de l’univers sont les modèles cosmologiques. Einstein propose en 1917 un univers statique, homogène et sphérique. Friedmann établit en 1922 que le modèle cosmologique doit être dynamique. En 1927, Lemaître et Hubble, indépendamment, proposent un univers en expansion, après avoir observé le déplacement vers le rouge du spectre de la lumière émise par les galaxies lointaines. Cette dilatation de l’univers implique une singularité initiale, ironiquement nommée big-bang en 1949 par l’astrophysicien Hoyle. La dilatation de l’univers commencerait par une phase d’inflation accélérée.

La gravitation a fait naître les étoiles
L’univers primordial était chaud et dense. Il s’est refroidi et sa matière s’est diluée sous l’effet de l’expansion. La gravitation a fait naître les étoiles. Tant que la température était supérieure à 10 milliards de degrés Kelvin, la matière n’était composée que de neutrons, protons, électrons et positrons. 0,18 seconde après le big-bang, des neutrinos sont apparus et toutes les particules étaient en équilibre. 1,15 seconde après le big-bang, les noyaux d’hydrogène et de deutérium sont apparus. Ensuite, tous les atomes aujourd’hui connus se sont formés, au sein des étoiles, pendant les 13,7 milliards d’années d’existence de l’univers. La mystérieuse matière noire s’est ajoutée aux atomes. Quel phénomène naturel a pu produire la singularité initiale, le big-bang ? La question est loin d’être résolue mais des théories récentes évoquent des fluctuations quantiques de la gravitation, au début de la phase d’inflation, pour peut-être générer le big-bang. L’ouvrage de Jean-Philippe Uzan décrit ainsi pas à pas l’histoire de la construction du modèle cosmologique standard, passant par une phase d’abord purement relativiste puis se rattachant ensuite étroitement à la physique de la matière. P. M.

Source : humanite.fr