Le big bang
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Le Big Bang. Nous pouvons imaginer ce rien comme les zones les plus vides de l’Univers actuel, quelque part entre les galaxies les plus lointaines, bien que ces régions soient malgré tout parsemées d’atomes et traversées de rayonnements.

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Le Big Bang

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Presentation Transcript


Le big bang

Le Big Bang


Au d but il n y avait rien un insondable rien qui d fie la compr hension humaine

Nous pouvons imaginer ce rien comme les zones les plus vides de l’Univers actuel, quelque part entre les galaxies les plus lointaines, bien que ces régions soient malgré tout parsemées d’atomes et traversées de rayonnements.

Au début, il n’y avait rien. Un insondable « rien » qui défie la compréhension humaine.

De toutes façons, même les régions les plus vides du cosmos sont structurées par l’impalpable tissu de l’espace et organisées par l’inaudible horloge du temps.Pourtant, il y a très, très longtemps, la matière et le rayonnement n’existaient pas, non plus que l’espace et le temps.

Notre histoire commence par « Il était une fois » - quand il n’y avait ni espace, ni temps.

Heather Cooper et Nigel Henbest, Le Big Bang, Hachette Jeunesse


Le big bang

Le temps n’existe pasLe temps n’est pas comme un fleuve coulant éternellement entre le passé et le futur.Il est intimement lié à l’espace, à la matière et à la gravité.On ne peut donc pas parler de ce qu’il y avait avant le Big Bang, car le temps n’existait pas encore.

Absence d’espaceAvant l’apparition de l’espace, rien ne pouvait exister puisque la notion même de lieu n’avait pas de sens. Notre Univers a non seulement surgi de rien, mais de nulle part.

Pourquoi, Comment ?Pourquoi l’Univers est apparu ? Pourquoi le rien est-il devenu quelque chose ? Depuis son origine, il semble que l’Homme, et plus particulièrement certains philosophes et théologiens proposent des réponses sans pouvoir les justifier concrètement.Comment l’Univers est apparu ? La science, elle, se borne à constater que quelque chose s’est passé, et tente de savoir quoi.


Le big bang

Le temps zéro (ou le premier Big Bang)A partir de « rien », une boule de lumière est apparue. Une infime boule de lumière infiniment chaude. Tout l’espace s’y trouvait concentré et c’est là que la grande horloge cosmique, il y a quelque 13 milliards d’années, a commencé à battre.L’énergie contenue dans cette petite « boule de feu » (10-23 cm et 1028 degrés) était si gigantesque qu’elle s’est transformée en particules et antiparticules.A ses tout débuts, l’Univers ne contient pas de matière sous la forme qui nous est familière. Il n’y règne pas de forces comme la gravité. Matière, rayonnement et forces sont alors liés de façon inextricable.Si ce phénomène en était resté là, rien de ce que nous connaissons n’aurait sûrement existé. Mais un événement curieux s’est produit.


Le big bang

L’inflation cosmique ou le « vrai Big Bang ».Soudain, en une infime fraction de seconde, l’Univers a vu sa dimension multipliée par 1050 et sa température est tombée à -273°.Entre 10-35 et 10-32 seconde, il se serait agrandi d’un facteur d’au moins 1026 (cent millions de milliards de milliards de fois)*. De la taille d’un atome à celle d’une galaxie !

De la « soupe » primitive » aux premiers éléments Dans cette phase primitive, alors que l’Univers n’a que 10-33 seconde, il créé les futurs constituants élémentaires de la matière en abondance (gluons, leptons, WIMPs, quarks, bosons, graviton, neutrinos,…).De l’âge d’une seconde à trois minutes, se constituent les premières briques de matière.Apparaissent alors les trois premiers éléments chimiques : le deutérium (hydrogène lourd : un proton + un neutron), l’hélium-3 (deux protons + un neutron) et l’hélium-4 (trois protons + un neutron).A la fin des trois premières minutes, la création effrénée d’éléments se ralentit et se finit sur une ultime réaction qui voit se créer le lithium.

* Sciences et Avenir, Hors série n°158, Mai/juin 2009


Des limites

Les théories actuelles ne permettent pas encore d’expliquer ce qui s’est passée au moment du premier Big Bang. Les physiciens, par calculs, ne peuvent remonter que jusqu’à l’instant 10-42 seconde après l’évènement. Quant aux astrophysiciens, leurs observations s’arrêtent à 300 000 ans après le Big Bang : la phase précédente n’ayant pas libéré de photons (lumière), il n’est pas possible de l’observer.Après avoir pensé que tous les éléments chimiques avaient été créés lors du Big Bang, il a fallu accepter que ce n’était en fait que le cas des plus légers (hydrogène, hélium et lithium).Les 89 autres éléments (connus à ce jour) qui ne constituent que 1% de la matière de l’Univers, ont été « forgés » au cœur des étoiles, puis disséminés dans l’espace interstellaire lors de leur mort explosive.

Deslimites


Le rayonnement fossile

Le rayonnement fossile a été découvert par hasard en 1964 par 2 radio-astronomes américains qui règlaient une antenne ; ils ont remarqué un bruit de fond étrange qu'ils n'arrivaient pas à masquer. Les satelittes WMAP et COBE ont en fait cartographié ce rayonnement dont la quasi uniformité dans l'univers a créé pas mal de questions et étayé l'hypothèse de l'inflation cosmologique. La rayonnement fossile, vous voulez le "voir" ? Allumez votre téléviseur sur un canal libre : une partie de la neige présente sur l'écran correspond à ce rayonnement. Comment un signal aussi vieux peut-il être perçu encore de nos jours? La réponse est que l'Univers est immense. Les ondes lumineuses et radio en provenance de galaxies lointaines doivent voyager pendant des millions, voire des milliards d'années, avant de nous atteindre. Plus grande est la distance entre nous et la source, plus tôt dans l'histoire de l'Univers son signal a été émis. En théorie, il devrait être possible de regarder ainsi dans le passé jusqu'aux premiers instants de l'Univers.

Le rayonnement fossile


Le big bang

Naissance de la Voie Lactée

Environ un demi milliard d’années après le Big Bang, des rassemblement de nuages de gaz sont à l’origine des galaxies.La nôtre, la Voie Lactée, est née de l’effondrement sous l’effet de la gravité, d’innombrables nuages de gaz chauds. Ceci forme un noyau très actif avec, en son centre, un trou noir.Neuf milliards d’années après sa naissance tumultueuse, notre Voie Lactée connaît une période de tranquillité. L’énorme trou noir d’environ 3 millions de masses solaires est toujours tapi en son centre. Mais la matière autour de lui s’est faite rare, son « appétit » s’est assagi. Des milliards d’étoiles sont apparues au sein de la Galaxie, formant une spirale à deux (ou 4 bras) de 100 000 années lumière de diamètre.


Une toile est n e

Une étoile est née

Il y a 4,6 milliards d’années, dans une lointaine banlieue de la Voie Lactée, un nuage de gaz et de poussière a commencé à s’effondrer sur lui-même, se changeant en un disque tournoyant.Son centre est devenu de plus en plus chaud et dense jusqu’à ce qu’il « s’allume ».Une étoile, notre soleil, était née.Sa lumière, engendrée par les réactions de fusion nucléaire, a balayé le disque qui s’est condensé en neuf planètes dont la nôtre.


Le big bang

Vous qui tournez cette page, prenez conscience que vous frottez en un point votre index contre la cellulose du papier. De ce contact naît un échauffement infime. Un échauffement toutefois bien réel. Rapporté dans l'infiniment petit, cet échauffement provoque le saut d'un électron qui quitte son atome et vient ensuite percuter une autre particule.Mais cette particule est, en fait, « relativement » immense. Si bien que le choc avec l'électron constitue pour elle un véritable bouleversement. Avant, elle était inerte, vide, froide. À cause de votre ; « saut » de page, la voici en crise. Par ce geste, vous avez provoqué quelque chose dont vous ne connaîtrez jamais toutes les conséquences.Une explosion dans l'infiniment petit. Des fragments de matière expulsés.De l'énergie diffusée.


Le big bang

Des micro-mondes sont peut-être nés, des gens y vivent, et ces êtres vont découvrir la métallurgie, la cuisine à la vapeur et les voyages stellaires. Ils pourront même se révéler plus intelligents que nous. Et ils n'auraient jamais existé si vous n'aviez pas eu ce livre entre les mains et si votre doigt n'avait pas provoqué un échauffement, précisément à cet endroit du papier.Parallèlement, notre univers trouve sûrement sa place lui aussi dans un coin de page d'un livre gigantissime, une semelle de chaussure ou la mousse d'une canette de bière de quelque autre civilisation géante.Notre génération n'aura sans doute jamais les moyens de vérifier et entre quel infiniment petit et quel infiniment grand nous nous trouvons. Mais ce que nous savons, c'est qu'il y a bien longtemps, notre univers ou en tout cas la particule qui contient notre univers, était vide, froide, noire, immobile.


Le big bang

Et puis quelqu'un ou quelque chose a provoqué la crise. On a tourné la page, on a marché sur une pierre, on a raclé la mousse d'une canette de bière. Toujours est-il qu'il y a eu un « réveil ». Chez nous, on le sait, ça a été une gigantesque explosion. On l'a nommée big-bang. Imaginez donc ce vaste espace de silence soudain réveillé par une déflagration titanesque. Pourquoi a‑t‑on tourné la page, là-haut ? Pourquoi a‑t‑on raclé la mousse de bière ?Pour que tout évolue et survienne à cette seconde-ci où vous, lecteur précis, lisez ce livre précis, dans cet endroit précis où vous vous trouvez.Et peut-être que, chaque fois que vous tournez une page de ce livre, un nouvel univers se crée, quelque part dans l'infiniment petit. Appréciez votre immense pouvoir.

Bernard WERBER, Sciences et Avenir Avril 2009


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