{"id":37931,"date":"2024-04-29T14:00:00","date_gmt":"2024-04-29T14:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/gabon\/politique\/le-temps-zero-de-lunivers"},"modified":"2024-05-02T19:50:36","modified_gmt":"2024-05-02T19:50:36","slug":"le-temps-zero-de-lunivers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/gabon\/toutes-les-actualites\/le-temps-zero-de-lunivers","title":{"rendered":"Le temps z\u00e9ro de l’Univers"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Gabon. <\/strong><\/span>10-43 seconde ou le temps ze\u0301ro de l’Univers.<\/b> L’Univers nous e\u0301chappe. Pas seulement par sa complexite\u0301, mais aussi parce qu’il est en fuite: a\u0300 chaque instant il s’e\u0301tend davantage. S’il est ainsi en expansion, une question se pose: que se passe-t-il si l’on rembobine son histoire ? S’il se dilate aujourd’hui, alors, par le passe\u0301, il a du\u0302 e\u0302tre moins e\u0301tendu. Et, par conse\u0301quent, plus dense et plus chaud. C’est l’ide\u0301e derrie\u0300re la the\u0301orie du Big Bang, le mode\u0300le cosmologique qui tente de de\u0301crire l’e\u0301volution de l’Univers au cours du temps.<\/p>\n

Si l’on veut regarder loin dans son passe\u0301, il faut regarder loin dans l’espace, puisque la lumie\u0300re met du temps a\u0300 nous parvenir. Les te\u0301lescopes spatiaux comme le James Webb font des prouesses, mais les galaxies les plus lointaines qu’ils observent se sont forme\u0301es lorsque l’Univers avait de\u0301ja\u0300 quelques centaines de millions d’anne\u0301es. Le fond diffus cosmologique (CMB), qui correspond au rayonnement e\u0301mis lorsque les premiers photons ont e\u0301te\u0301 libres de se mouvoir, lui, nous montre l’Univers tel qu’il e\u0301tait a\u0300 380.000 ans. Mais l’astronomie traditionnelle ne nous me\u0300nera pas plus loin.<\/p>\n

Pour repousser les frontie\u0300res du visible et du temps, il faut se tourner vers la the\u0301orie. Et faire parler les e\u0301quations pour sonder les premiers instants de l’Univers, il y a 13,8 milliards d’anne\u0301es, un a\u0302ge estime\u0301 gra\u0302ce a\u0300 des donne\u0301es du CMB re\u0301colte\u0301es, entre autres, par les te\u0301lescopes spatiaux Planck et WMAP. La the\u0301orie a permis de de\u0301couvrir la nucle\u0301osynthe\u0300se primordiale. \u00ab\u00a0C’est un processus durant lequel ont e\u0301te\u0301 forge\u0301s les noyaux d’hydroge\u0300ne et d’he\u0301lium, rappelle Marc Lachie\u0300ze-Rey, cosmologiste a\u0300 l’Universite\u0301 Paris Cite\u0301. Il s’est produit apre\u0300s seulement trois minutes. La quantite\u0301 de ces noyaux a donc d’abord e\u0301te\u0301 pre\u0301dite par le calcul, sur la base de la the\u0301orie du Big Bang. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Par la suite, ces pre\u0301dictions ont pu e\u0302tre teste\u0301es observationnellement: \u00ab\u00a0Et les deux coi\u0308ncident !, applaudit Yves Sirois, physicien au laboratoire Leprince-Ringuet, a\u0300 Paris. C’est une de\u0301monstration merveilleuse du mode\u0300le du Big Bang. \u00a0\u00bb Forts de ce succe\u0300s, confiants en la the\u0301orie du Big Bang et en la capacite\u0301 de leurs e\u0301quations a\u0300 faire des pre\u0301dictions, les scientifiques ont alors de\u0301cide\u0301 d’appliquer la me\u0302me recette pour s’aventurer au plus pre\u0300s de la premie\u0300re seconde de l’histoire de l’Univers, jusqu’a\u0300 finalement… se heurter a\u0300 un mur ! \u00ab\u00a0Un mur conceptuel \u00ab\u00a0, sourit Patrick Peter, astrophysicien a\u0300 l’Institut d’astrophysique de Paris. E\u0301rige\u0301 alors que l’Univers n’avait que 10-43 a\u0300 10-44 seconde, ce mur dit mur de Planck – en hommage a\u0300 Max Planck (1858-1947), pe\u0300re de la the\u0301orie quantique – marque la limite au-dela\u0300 de laquelle nos the\u0301ories physiques ne nous sont plus d’aucune aide.<\/p>\n

Pour le comprendre, rappelons qu’a\u0300 mesure que l’on remonte dans le passe\u0301, l’Univers est plus dense et plus chaud. Au niveau du mur de Planck, sa taille est de l’ordre de 10-35 me\u0300tre, son e\u0301nergie est d’environ 1019 gigae\u0301lectronvolts (GeV) et sa tempe\u0301rature de l’ordre de 1032\u00b0C. L’e\u0301nergie de Planck est ainsi 1 million de milliards de fois plus e\u0301leve\u0301e que l’e\u0301nergie maximale que peut atteindre le LHC, l’acce\u0301le\u0301rateur de particules du Cern a\u0300 Gene\u0300ve, a\u0300 ce jour le plus puissant du monde ; et la tempe\u0301rature de Planck est 100.000 milliards de milliards de milliards de fois supe\u0301rieure a\u0300 la tempe\u0301rature actuelle de l’Univers, qui n’est que de -270 \u00b0C… Aucune the\u0301orie physique ne peut de\u0301crire la matie\u0300re et l’e\u0301nergie sous ces conditions infernales.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Ce temps de Planck marque en quelque sorte le ‘temps ze\u0301ro’ de l’Univers \u00ab\u00a0, pre\u0301cise Yves Sirois. Ce qui ne veut pas dire que l’Univers, sous une forme ou une autre, ne pre\u0301existait pas au temps de Planck. Mais puisque le temps de Planck est la plus petite e\u0301chelle de temps imaginable, \u00ab\u00a0parler de temps plus petit n’a pas vraiment de sens, poursuit le chercheur. Des gens comme Stephen Hawking [1942-2018] disent me\u0302me qu’en s’approchant du temps de Planck, le temps disparai\u0302t pour devenir une coordonne\u0301e d’espace.\u00a0\u00bb Contrairement a\u0300 une ide\u0301e tenace et longtemps admise, l’Univers n’a donc pas de de\u0301but, de temps initial. Et la the\u0301orie du Big Bang ne dit pas non plus qu’en remontant le temps, tout l’Univers e\u0301tait concentre\u0301 en un point de densite\u0301 et de tempe\u0301ratures infinies, duquel tout serait parti.<\/p>\n

Des tentatives d’incursion hardies<\/b><\/p>\n

Peut-on espe\u0301rer, un jour, briser le mur de Planck ? \u00ab\u00a0Pour y parvenir, on pense qu’il faudrait aboutir a\u0300 une the\u0301orie de la gravitation quantique \u00ab\u00a0, rapporte Patrick Peter. A\u0300 ce jour, deux grandes the\u0301ories permettent de de\u0301crire le vaste terrain de jeu sur lequel s’applique la physique. D’un co\u0302te\u0301, il y a la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale, une the\u0301orie de la gravitation qui s’attelle a\u0300 de\u0301crire le monde de l’infiniment grand. De l’autre, la the\u0301orie quantique qui, elle, sonde ce qu’il se passe au plus profond de la matie\u0300re, dans le monde des particules. Et si ces deux the\u0301ories prises se\u0301pare\u0301ment ont e\u0301te\u0301 ve\u0301rifie\u0301es avec un grand degre\u0301 de pre\u0301cision, les fusionner en une seule et grande the\u0301orie de la gravitation quantique, ou\u0300 toutes les forces seraient unifie\u0301es, rencontre bien moins de succe\u0300s. \u00ab\u00a0C’est essentiellement lie\u0301 au fait que la the\u0301orie quantique est une the\u0301orie qui est ‘dans’ l’espace-temps, tandis que la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale est une the\u0301orie ‘de’ l’espace-temps, expose Patrick Peter. Ainsi, une the\u0301orie de la gravitation quantique appelle a\u0300 ce que l’espace-temps lui-me\u0302me soit quantifie\u0301. Et on n’a pas de cadre the\u0301orique pour c\u0327a. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Et ce, me\u0302me a\u0300 nos e\u0301chelles. \u00ab\u00a0On ne connai\u0302t pas l’influence gravitationnelle d’un simple e\u0301lectron en laboratoire, de\u0301voile Marc Lachie\u0300ze-Rey. Car la the\u0301orie quantique nous dit qu’un e\u0301lectron est de\u0301crit par une fonction d’onde non locale, et qu’ainsi sa pre\u0301sence est a\u0300 la fois ici, la\u0300-bas, et peut-e\u0302tre dans tout l’espace-temps. \u00a0\u00bb Auquel cas, ou\u0300 l’e\u0301lectron peut-il bien exercer son influence gravitationnelle ? Dans tout l’Univers ? En plusieurs endroits de celui-ci ? Ou seulement en un seul ? \u00ab\u00a0Me\u0302me c\u0327a, on ne le sait pas, admet le physicien. C’est pourtant la question la plus simple que l’on puisse se poser, car dans un laboratoire, la gravite\u0301 est tre\u0300s faible. Alors, avant le mur de Planck, ou\u0300 elle est incommensurablement plus forte, c’est impensable. \u00a0\u00bb Pas de quoi empe\u0302cher quelques physiciens d’entreprendre des tentatives d’incursion a\u0300 travers ce mur. Parmi les plus hardies the\u0301ories qui s’efforcent de re\u0301concilier gravitation et quantique, on peut citer la the\u0301orie des cordes et la gravitation quantique a\u0300 boucles. \u00ab\u00a0Mais aucune n’est re\u0301ellement satisfaisante \u00ab\u00a0, convient Patrick Peter. Percer le mur de Planck est pour l’heure hors de notre porte\u0301e.<\/p>\n

L'\u00a0\u00bbe\u0300re de grande unification\u00a0\u00bb<\/b><\/p>\n

Apre\u0300s 10-43 seconde, on quitte donc l’e\u0300re de Planck, et on s’aventure dans ce que l’on appelle l'\u00a0\u00bbe\u0300re de grande unification\u00a0\u00bb. A\u0300 l’amorce de cette nouvelle phase, la gravitation prend son envol et se dissocie. Ainsi, une the\u0301orie de la gravitation quantique n’est plus ne\u0301cessaire pour de\u0301crire l’Univers. Les conditions qui y re\u0300gnent n’en restent pas moins dantesques. Dans un tel environnement, on pense que le cosmos aurait pu e\u0302tre re\u0301gi par deux forces: la gravitation, donc, et une force unifiant les trois autres interactions fondamentales, les interactions forte, faible et e\u0301lectromagne\u0301tique (d’ou\u0300 le nom d’e\u0300re de grande unification). \u00ab\u00a0C’est une ide\u0301e qu’Einstein avait de\u0301ja\u0300 \u00ab\u00a0, rappelle Marc Lachie\u0300ze-Rey. S’il n’est pas certain que la grande unification ait bien eu lieu, \u00ab\u00a0il y a de bons arguments en faveur de son existence \u00ab\u00a0, pose Patrick Peter.<\/p>\n

De\u0301ja\u0300, la \u00ab\u00a0puissance\u00a0\u00bb des interactions forte, faible et e\u0301lectromagne\u0301tique e\u0301volue avec l\u2019e\u0301nergie, et toutes semblent converger lorsque l\u2019on atteint des e\u0301nergies comme celles qui existaient a\u0300 cette e\u0301poque. \u00ab\u00a0Aussi, on a de\u0301ja\u0300 re\u0301alise\u0301 l\u2019unification de certaines forces, rappelle Julien Baglio, physicien the\u0301oricien anciennement rattache\u0301 au Cern. D\u2019abord au 19e sie\u0300cle, avec l\u2019unification des forces e\u0301lectrique et magne\u0301tique en une force e\u0301lectromagne\u0301tique. Puis, au cours du 21e sie\u0300cle, on a partiellement unifie\u0301 les interactions faible et e\u0301lectromagne\u0301tique en une force dite e\u0301lectrofaible.\u00a0\u00bb<\/p>\n

Cependant, aussi se\u0301duisante soit-elle, la grande unification ne marche pas si l’on s’en tient au seul cadre du mode\u0300le standard, cette the\u0301orie qui de\u0301crit les particules e\u0301le\u0301mentaires et leurs interactions. Les forces ne se rencontrent pas exactement. \u00ab\u00a0Ce qui laisse penser qu’il aurait pu y avoir une syme\u0301trie plus grande, qui unifiait toutes ces forces \u00ab\u00a0, pointe Patrick Peter. Cette syme\u0301trie plus grande pourrait e\u0302tre ce que l’on appelle la supersyme\u0301trie. \u00ab\u00a0Dans ce cadre-la\u0300, on a une unification beaucoup plus pre\u0301cise \u00ab\u00a0, appuie Julien Baglio. Qu’est-ce que cela implique pour l’Univers ?<\/p>\n

En fait, beaucoup de choses. \u00ab\u00a0La supersyme\u0301trie est une syme\u0301trie de l’espace-temps, c’est une extension de l’espace-temps ordinaire, poursuit le chercheur. Il existerait donc comme un superespace, fait de nouvelles coordonne\u0301es. \u00a0\u00bb De plus, la supersyme\u0301trie permet de relier entre elles des particules de types diffe\u0301rents: les fermions et les bosons. Les fermions, ce sont les particules de matie\u0300re, comme l’e\u0301lectron, le proton ou le neutron. Les bosons, eux, correspondent aux particules vectrices des interactions, comme le photon dans le cas de l’e\u0301lectromagne\u0301tisme. Relier par supersyme\u0301trie les fermions et bosons connus ne fonctionne pas. \u00ab\u00a0La seule manie\u0300re de faire, c’est de relier les bosons qu’on connai\u0302t a\u0300 des fermions qu’on ne connai\u0302t pas, et inversement. Ces particules inconnues, ce sont les superpartenaires \u00ab\u00a0, de\u0301crit Pierre Fayet, physicien a\u0300 l’E\u0301cole normale supe\u0301rieure a\u0300 Paris, qui a the\u0301orise\u0301 l’existence des superpartenaires.<\/p>\n

Autrement dit, l’e\u0300re de grande unification, si tant est qu’elle soit telle qu’on le pense, nous re\u0301ve\u0300le que l’Univers pourrait e\u0302tre empli de particules jamais observe\u0301es, si massives que me\u0302me les collisionneurs de particules comme le LHC, qui tentent de s’approcher des conditions du Big Bang, n’ont pu les mettre au jour. Et ce n’est pas le seul chamboulement d’ampleur de l’e\u0300re de grande unification. Car durant cette pe\u0301riode, l’Univers a aussi e\u0301te\u0301 sujet a\u0300 un phe\u0301nome\u0300ne difficilement concevable: l’inflation cosmique.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Au LHC, nous explorons l’Univers 10-12 seconde apre\u0300s sa naissance\u00a0\u00bb<\/b><\/p>\n

Yves Sirois est physicien au laboratoire Leprince-Ringuet, a\u0300 Paris.<\/p>\n

Sciences et Avenir: Le LHC, l’acce\u0301le\u0301rateur de particules du Cern, a\u0300 Gene\u0300ve, permet-il de remonter jusqu’au de\u0301but de l’histoire de l’Univers ?<\/b><\/p>\n

Yves Sirois: Non. Le LHC permet d’e\u0301tudier la physique dans les conditions qu’avait l’Univers 10-12 seconde apre\u0300s sa naissance. Cet instant de 10-12 seconde est toutefois critique dans l’histoire de l’Univers, car il correspond au moment ou\u0300 sont apparues la matie\u0300re et les interactions. Il est aujourd’hui mieux compris gra\u0302ce au LHC avec notamment la de\u0301couverte du boson de Higgs qu’il a permise. Le LHC a e\u0301galement pu de\u0301montrer que les particules de matie\u0300re, les fermions, acquie\u0300rent leur masse en interagissant avec ce champ de Higgs dans le vide.<\/p>\n

Pourquoi ne peut-il pas remonter jusqu’au temps de Planck ?<\/b><\/p>\n

L’e\u0301chelle d’e\u0301nergie ultime pour la physique, l’e\u0301chelle de Planck, est de 1019 gigae\u0301lectronvolts (GeV). La de\u0301couverte du Higgs s’est faite autour de 100 GeV. Nous avons pu gagner encore un facteur 10 en e\u0301nergie. Mais nous sommes encore tre\u0300s loin. Maintenant, on a des indications qui montrent que la the\u0301orie actuelle du mode\u0300le standard de la physique des particules pourrait montrer des faiblesses bien en dec\u0327a\u0300 de l’e\u0301chelle de Planck…<\/p>\n

Est-ce qu’il nous permettrait tout de me\u0302me de tester certaines hypothe\u0300ses de la \u00ab\u00a0premie\u0300re seconde\u00a0\u00bb, comme la supersyme\u0301trie ?<\/b><\/p>\n

Oui. Si la supersyme\u0301trie existe, elle est de telle sorte que les particules supersyme\u0301triques (les superpartenaires) ont des masses e\u0301leve\u0301es. De plus, la particule supersyme\u0301trique neutre la plus le\u0301ge\u0300re pourrait e\u0302tre stable a\u0300 des e\u0301chelles de temps cosmologiques et constituer un excellent candidat a\u0300 la matie\u0300re noire. Et ce n’est pas tout: il est e\u0301galement impossible de construire une the\u0301orie supersyme\u0301trique sans qu’il y ait au moins cinq \u00ab\u00a0bosons de Higgs\u00a0\u00bb – trois neutres et deux charge\u0301s -, et pour l’heure on n’en a de\u0301couvert qu’un. Ces bosons de Higgs et les superpartenaires sont donc activement recherche\u0301s au LHC, car ils sont un enjeu majeur pour la physique des hautes e\u0301nergies.<\/p>\n

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