question posée le 21-05-2013 par Terence Conte
Si nous étions suffisamment patients pour effectuer un voyage de 13,89 milliards d'a-l jusqu'au point initial de la singularité (et quelle patience !), que pourrions-nous voir à notre arrivée ? Merci.
réponse du 29-05-2013 par Fabrice Mottez
Pour effectuer ce voyage, il faudrait remonter le temps. En revanche, pas besoin d'aller loin, puisque l'univers initial très petit s'est "répandu" partout, y compris là où nous sommes à présent. Donc, où que l'on soit, en remontant le temps de 13 milliards d'années lumière, on se trouverait dans cet univers initial très dense que certains appellent "la singularité initiale".
Que verrait-on ?
Question pas si facile à répondre : que veut dire voir ? Y aurait-il eu à cette époque quelque chose capable d'observer le monde ?
Qu'en disent les équations ?
Au tout début, je me représente mal ce qu'il y avait.
Les quatre forces fondamentales qui régissent la physique étaient confondues en deux : la gravitation et la force dite "unifiée".
Puis au fur et à mesure que l'univers grandissait (ou dit autrement que la densité d'énergie diminuait) les forces se distinguaient les unes des autres. D'abord l'interaction unifiée se serait décomposée en interaction forte et interaction électrofaible.
De nos jours, les forces forte et faible agissent dans le noyau des atomes, en physique des particules, et dans certains astres très denses comme les étoiles à neutrons.
La force électromagnétique est la cause de la lumière, elle régit la cohésion des atomes, les molécules et la chimie, ainsi que les lois de l'électricité. A cette époque la force faible et l'électromagnétique étaient unies en une seule force : la force électrofaible.
Quelles sortes de particules y avait-il ?
Il y avait des photons (particules de lumière) et des leptons (dont les plus connus sont les électrons et les neutrinos).
En fait, tout cela était en équilibre : des collisions entre photons produisaient des paires de leptons et leur anti-particule (par exemple des paires électron positron). Mais en même temps, quand une particule rencontrait une anti-particule, la paire s'annihilait, formant à nouveau des photons. Cela causait un équilibre.
Puis l'univers, toujours de moins en moins dense, aurait subi sa première et très brève phase d'inflation (augmentation accélérée de son volume). Puis les premiers quarks auraient commencé à se former, c'est à dire les premières particules de matière qui composent les noyaux des atomes actuels (je dis actuels, il n'y avait pas d'atome en ce temps-là).
Puis la force électrofaible se serait transformée en deux forces différentes : l'électromagnétique, et la faible.
Comme l'univers continue de grandir, la densité d'énergie continue de baisser.
Une asymétrie entre matière et anti-matière se crée alors en faveur de la matière. C'est un effet de la force faible : elle agit de manière différente sur la matière et l'anti-matière. Il en résulte la disparition de la majorité de l'anti-matière, au profit de la matière et des photons.
A un certain moment, les quarks s'assemblent par groupes de 3 pour former les premiers nucléons (protons et neutrons) qui dans l'avenir formeront les noyaux des atomes.
Il s'est passé beaucoup de choses, mais il ne s'est pas encore écoulé une seconde depuis le commencement.
Bon, c'est une physique qu'on ne rencontre pas dans la vie de tous les jours, et c'est un peu difficile de se la représenter en lisant ce résumé.
Cependant, beaucoup des choses écrites ici reposent non seulement sur des équations comme je l'ai écrit plus haut, mais aussi sur des expériences (à l'origine des théories et des équations qui les étayent) menées dans des laboratoires de physique des particules. L'Europe dispose d'un grand institut, le CERN, où des expériences très ambitieuses (le LHC en ce moment) peuvent être menées pour mieux comprendre ce genre de physique.
