La théorie du Big Bang

La th√©orie du Big Bang ou “Big Bang” postule que notre univers est n√© de l’explosion colossale d’un simple point infinit√©simal avec une densit√© abyssale incalculable. Cela s’est produit il y a environ 14 milliards d’ann√©es.

Cette th√©orie est parmi les plus accept√©es aujourd’hui pour expliquer l’origine de l’univers. De plus, il √©tablit que l’univers est en constante expansion.

Le big bang expliqué à chaque instant

1. Naissance de l’univers: l’√®re Planck

L’√®re Planck pourrait √™tre consid√©r√©e comme la naissance de notre univers; il est si court qu’il ne dure pas une seconde (1/1043 seconde). La densit√© de l’univers √† cette √©poque est calcul√©e autour de 1090 kg / cm3 (la densit√© d’une pierre est d’environ 3 kg / cm3). Sa taille atteint un centi√®me de centim√®tre et il fait incroyablement chaud, avec des temp√©ratures de 1032 ¬ļC (l’eau bout √† 100 ¬ļC).

2. L’√®re du GUT

L’√®re GUT (ou l’√©poque de la grande unification) va de 1/1043 seconde √† 1/1036 seconde. Dans cette p√©riode, la force de gravit√© est s√©par√©e des forces √©lectromagn√©tiques et nucl√©aires. √Ä l’√®re du GUT, les particules subatomiques sont impossibles √† distinguer. La temp√©rature est de 1027 ¬ļC.

3. L’√®re de l’inflation

L’√®re de l’inflation dure un milli√®me de seconde, de 1/1036 √† 1/1033 secondes. Comme son nom l’indique, la taille de l’univers va d’extr√™mement petite √† √©tonnamment grande. La temp√©rature est de 1025 ¬ļC.

4. C’√©tait Lepton-Quark

Cette √©tape est caract√©ris√©e par un univers charg√© de particules √©l√©mentaires. Ces particules sont constamment annihil√©es par leurs antiparticules, formant des photons. Les photons entrent en collision et forment la mati√®re. Ainsi, les premi√®res particules subatomiques, protons et neutrons, se forment. Cela se produit dans le premier trillioni√®me (1/1012) d’une seconde de l’existence de l’univers. La temp√©rature est de 1015 ¬ļC.

5. Premier centième de seconde

Il est calcul√© que dans le premier centi√®me de seconde, l’univers a la taille de notre syst√®me solaire. L’expansion se poursuit et l’univers reste incroyablement dense et chaud. Des particules lourdes telles que des m√©sons, des protons et des neutrons se forment.

6. Premi√®re seconde de l’univers

√Ä ce moment-l√†, l’univers s’est refroidi √† 10 milliards de ¬ļC et les particules commencent √† perdre de l’√©nergie. Le rapport est de 1 neutron pour 6 protons.

7. Nucléosynthèse: les premiers atomes

√Ä la troisi√®me minute, le refroidissement se poursuit et les protons et les neutrons se r√©unissent, formant les premiers atomes. L’h√©lium et le deut√©rium qui existent dans l’univers aujourd’hui ont √©t√© cr√©√©s √† cette √©poque.

8. Rayonnement: la lumi√®re appara√ģt

Les 300 000 premi√®res ann√©es de l’univers sont caract√©ris√©es par la formation constante de photons. La temp√©rature descend √† 3000 ¬ļC et la densit√© diminue √©galement. L’univers mesure maintenant 1 million d’ann√©es-lumi√®re, bien qu’il continue de s’√©tendre. Le moment o√Ļ le rayonnement est lib√©r√© est appel√© d√©couplage. Ce moment marque la premi√®re fois que la lumi√®re est transmise librement, la plus √©loign√©e que l’on puisse ¬ęvoir¬Ľ avec des t√©lescopes.

9. Formation d’√©toiles et de galaxies

Lorsque l’univers a atteint son premier million d’ann√©es, les foyers de densit√© plus √©lev√©e ont agi comme des graines, attirant la mati√®re. Ces ¬ęgraines¬Ľ ont donn√© naissance aux structures cosmiques, √©toiles et galaxies que nous voyons aujourd’hui.

Preuve du Big Bang

  • La quantit√© de deut√©rium et d’h√©lium correspond aujourd’hui √† la quantit√© cr√©√©e dans la premi√®re minute de la grande explosion.
  • La d√©couverte du rayonnement cosmique de fond micro-ondes correspondant √† la temp√©rature qui aurait pu √™tre g√©n√©r√©e trois cent mille ans apr√®s le big bang.
  • L’expansion de l’univers.

Histoire de la théorie du Big Bang

Le premier √† d√©montrer l’expansion de l’univers fut Alexander Friedmann (1888-1925) √† travers les √©quations de relativit√© g√©n√©rale d’Albert Einstein.

Physicien et cosmologiste belge George Lema√ģtre (1894-1966) est consid√©r√© comme le p√®re de la th√©orie du big bang. Pour d√©crire l’√©tat initial de l’univers, Lema√ģtre a utilis√© ¬ęl’atome primitif¬Ľ comme m√©taphore et a propos√© l’hypoth√®se de l’atome primitif en 1931.

C’est √† la fin des ann√©es 40 que George Gamow, Ralph Alpher et Robert Herman ont transform√© l’hypoth√®se de Lema√ģtre en un mod√®le sophistiqu√© de l’univers primitif. Ils ont suppos√© que l’√©tat initial serait un m√©lange de nucl√©ons et de photons comprim√©s tr√®s chauds, pr√©sentant ainsi le mod√®le du big bang chaud.

Les √©tudes d’Edwin Powell Hubble (1889-1953), en montrant que les galaxies s’√©loignent dans toutes les directions, ont contribu√© √† renforcer la th√©orie du big bang. Hubble a identifi√© que les galaxies les plus √©loign√©es s’√©loignent plus rapidement (loi de Hubble).

La loi de Hubble suppose qu’√† un moment donn√© dans le pass√©, la taille de l’univers √©tait minime. C’est alors la grande expansion de l’univers qui est responsable de la cr√©ation de tout, y compris l’espace et le temps.

Voir aussi Histoire de la physique.

Curiosités de la théorie du Big Bang

Origine du nom de la théorie

Le nom de ¬ębig bang¬Ľ ou ¬ęgrande explosion¬Ľ par lequel cette th√©orie est connue aujourd’hui a √©t√© donn√© par l’astrophysicien anglais Fred Hoyle (1915-2001) en 1949, lors d’un entretien avec la BBC. √Ä propos, Hoyle avait sa propre th√©orie de l’origine de l’univers (th√©orie de l’√©tat stationnaire) et au cours de l’entretien, il a exprim√© que l’hypoth√®se selon laquelle toute la mati√®re de l’univers avait √©t√© cr√©√©e dans une grande explosion √† un moment donn√© dans un pass√© lointain √©tait ¬ęirrationnel¬Ľ hors de la science.

Désaccords sur le nom

Beaucoup de gens consid√®rent le “big bang” comme un nom malheureux, car il refl√®te le d√©but de l’univers comme une explosion et non comme une expansion constante.

 

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