Leçons de niveau 13

Mur de Planck/Big Bang

Une page de Wikiversité.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche
Début de la boite de navigation du chapitre
Big Bang
Icône de la faculté
Chapitre no 2
Leçon : Mur de Planck
Chap. préc. :Introduction
Chap. suiv. :Univers parallèles
fin de la boite de navigation du chapitre
Icon falscher Titel.svg
En raison de limitations techniques, la typographie souhaitable du titre, « Mur de Planck : Big Bang
Mur de Planck/Big Bang
 », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.

Au début des années 1930, Georges Lemaître a fait l'hypothèse que l'univers a évolué depuis un état petit très chaud et très dense. On a ensuite décrit ce processus par le nom Big Bang en 1949. Cette hypothèse se base sur le fait que l'univers est en expansion comme l'a découvert Hubble en 1929.

Le Big Bang aurait eu lieu il y a 13,7 milliards d'années.

Toutes les idées émises au sujet des tout premiers instants de la cosmologie de l’Univers sont spéculatives.

Schéma simplifié des principales étapes de l'évolution de l'Univers après le Big Bang.
1- Big Bang.
2- Ère de l'inflation.
3- Découplage de l'interaction forte et faible et formation des particule élémentaire.
4- Formation des étoiles et des galaxies.

Univers primordial et Cosmologie primordiale[modifier | modifier le wikicode]

La cosmologie primordiale s'intéresse à l'univers tel qu'il était peu après le Big Bang, c'est-à-dire jusqu'à la nucléosynthèse primordiale. La cosmologie primordiale est principalement dominée par la physique des particules.

Parfois, on considère que cette cosmologie primordiale continue jusqu'à l'époque de l'émission du fond diffus cosmologique qui correspond à la recombinaison, c'est-à-dire, aux époques où aucune structure astrophysique (étoiles, galaxies, amas de galaxies) n'est encore formée.

Les périodes après le Big Bang[modifier | modifier le wikicode]

Ère de Planck
Jusqu’à 10–43 seconde après le Big Bang.


Ère de la Grande Unification
Entre 10–43 et 10–36 seconde après le Big Bang.
l'énergie typique des particules était supérieure ou de l'ordre de celles des théories de grande unification, soit environ 1016 GeV, mais inférieure à l'énergie de Planck.
La physique qui décrirait ces particules n'est pas connue à l'heure actuelle.


Inflation cosmique
10–35 et 10–30 seconde après le Big Bang.
Époque inflationnaire: L'univers entre en expansion exponentielle. Par exemple, la taille de l'univers qui était plus petite qu'un proton devient environ la taille d'un pamplemousse en 10–32 s .


Ère électrofaible
Entre 10–36 et 10–12 seconde après le Big Bang.
10-32 s = Séparation de la force forte et de la force électrofaible.
10-33 s = Les Quarks et anti-quarks commencent à se former.


Ère hadronique
Entre 10–6 et 100 seconde après le Big Bang.
10-6 s = La force faible se sépare de la force électromagnétique. Les électrons et les positrons commencent à s'annihiler entre eux.
10-5 s = Les quarks se combinent pour former des protons et des neutrons.~Les paires quark/anti-quark se combinent en mésons.
10-4 s = Les paires lepton/anti-lepton sont annihilées par les photons existants. Les neutrinos se libèrent et existent par eux-mêmes.
100 s = Formation des noyaux atomiques (hydrogène). Ceux-ci entrent en collision et la fusion nucléaire démarre~pour former des éléments plus lourds.


Ère leptonique
Entre 100 et 102 seconde après le Big Bang.
102 s = La fusion nucléaire finit après environ 3 minutes.


Époque de la nucléosynthèse primordiale
Entre 102 et 1013 seconde après le Big Bang.
environ 372 000 à 387 000 années: Les noyaux d'hydrogène capturent les électrons pour former des atomes stables. Les photons n'interagissent plus fortement avec les atomes (Fond diffus cosmologique).


Avant le Big Bang ?[modifier | modifier le wikicode]

Les diverses versions de la création de l'univers actuel = certains le décrivent comme né du néant, d'autres pensent qu'il a toujours existé. En fait, on ne sait rien.

Si avant le Big Bang c'était le néant, alors le Big Bang serait le début de l'univers...

Si avant, il y avait quelque chose ... mais quoi ?

Les modèles pour décrire le Big Bang[modifier | modifier le wikicode]

Les physiciens proposent des modèles pour décrire le Big Bang. Les propositions de scénarios émises diffèrent radicalement. Certains de ces modèles sont compatibles mutuellement, alors que d’autres ne le sont pas. Notre univers a peut être déjà subi plus d'un Big Bang et cet évènement pourrait être sujet à répétition. On a par exemple:

  • la théorie des mondes multiples (voir le chapitre suivant)
Les univers situés sur les branes flottent dans un super-univers.
  • la cosmologie gazeuse des cordes,

branes - Cosmologie branaire[modifier | modifier le wikicode]

La cosmologie branaire, appelée aussi théorie des cordes et des branes, est un modèle dont l'idée principale est que notre univers, et tout ce qu'il contient, serait emprisonné dans une structure appelée « brane » laquelle serait incluse dans un « super-univers » doté de dimensions supplémentaires et qui pourrait abriter d’autres branes (et donc d’autres univers).

Selon cette théorie, l'univers serait situé sur une 3-brane. Toutes les galaxies que nous voyons et toute la lumière qui nous parvient font partie de cette brane et ne peuvent en sortir, hormis la gravitation qui, elle, voit toutes les dimensions de l'espace-temps total. L'univers constituant notre brane ferait partie d'un ensemble plus vaste et flotterait dans un super-univers constitué d'immenses dimensions supplémentaires.