La la théorie du Big Bang C'est une théorie cosmologique pour expliquer l'origine de l'univers et celui qui est actuellement le plus accepté dans la communauté scientifique. Il déclare que l'univers a commencé avec un big bang, il y a environ 13,8 milliards d'années, et n'a cessé de s'étendre depuis..
De cette grande explosion sont nés la matière, le temps et l'espace, qui sont ensuite devenus des galaxies et des systèmes stellaires, y compris notre propre Voie lactée, le système solaire et enfin nous-mêmes..
La théorie est née en 1915, avec les équations de relativité d'Albert Einstein, qui prédisent entre autres l'expansion de l'univers, un fait avec lequel le scientifique allemand n'était jamais à l'aise..
Cependant, l'astronome belge George Lemaitre, en étudiant la relativité, a suggéré que si l'expansion était vraie, il fallait évidemment que l'univers ait un point de départ. En 1927, Lemaitre publie un article dans lequel il présente ses idées sur l'origine de l'univers, qu'il appelle "l'atome primordial".
L'astronome américain Edwin Hubble a promu la nouvelle théorie, confirmant en 1929 que les galaxies s'éloignent les unes des autres et aussi de nous.
En remontant le temps, les galaxies devaient certainement être beaucoup plus proches qu'elles ne le sont aujourd'hui. Et donc il doit y avoir eu un instant où toute matière était incroyablement compressée, occupant un espace infiniment petit: une singularité.
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Le terme «big bang» a été inventé par le physicien Fred Hoyle en 1940, qui n'était pas favorable à l'idée, alors il s'y est référé avec dérision, l'appelant «ce big bang». Hoyle était convaincu que l'univers était stationnaire.
Bien que son nom nous amène à penser à un événement catastrophique, les physiciens et cosmologistes croient maintenant qu'il ne s'agissait ni d'un grand ni d'un cataclysme d'où les galaxies ont volé dans toutes les directions..
Mais il était si puissant que les quatre interactions fondamentales de la physique ont été unifiées pendant ces premiers instants..
L'univers entier était à l'origine dans un état incroyablement chaud et dense, puis il s'est soudainement développé en se refroidissant lentement. Cette expansion se poursuit aujourd'hui.
Le big bang n'explique pas comment la singularité originelle est née, encore moins ce qui existait avant elle. Ce qu'il explique, c'est ce qui est arrivé à l'univers pendant les premiers jours où la singularité a cessé d'être..
Les scientifiques estiment que le big bang s'est produit il y a 13,8 milliards d'années et qu'il n'est pas possible de savoir ce qui s'est passé auparavant, car le temps, avec l'espace et la matière, ont été créés à ce moment précis..
Ce n'était pas un événement localisé. Il s'avère que plus les objets que nous voyons avec les télescopes les plus puissants sont éloignés, plus nous remontons à l'époque où le big bang s'est produit, quelle que soit la direction dans laquelle nous le regardons..
Après le big bang, la température a chuté et les particules subatomiques que nous connaissons se sont formées: des protons, des neutrons et des électrons, pour donner naissance à des atomes.
Lors du Big Bang, la gravité a émergé, la force unificatrice d'attraction de la matière, ainsi que les autres interactions fondamentales.
Les premiers éléments chimiques formés étaient l'hydrogène, le plus simple de tous, puis l'hélium et le lithium, dans un processus appelé nucléosynthèse. Au fil du temps, d'énormes nuages de ces éléments ont donné naissance aux premières galaxies.
Le big bang est basé sur:
-le équations de la théorie de la relativité proposé par Einstein.
-le modèle standard de particules, qui décrit la structure de la matière en termes de particules fondamentales et les interactions entre elles.
-le principe cosmologique, ce qui affirme que l'univers est homogène et isotrope, quand on le voit à plus grande échelle. Cela signifie que ses propriétés sont identiques dans toutes les directions et que les lois de la physique sont les mêmes partout..
Bien sûr, nous savons qu'il y a des accumulations de matière, séparées par des espaces de densité bien moindre. De ce point de vue, les propriétés de l'univers diffèrent certainement. Mais l'échelle englobée par le principe cosmologique est bien plus grande que cela..
Selon le principe cosmologique, l'univers n'a pas de centre, ni de frontières ni de limites, car les lieux préférentiels n'existent tout simplement pas..
On en conclut donc que l'univers a une origine dans le temps et donc un âge fini, bien qu'il ne soit pas encore clair si son extension est finie ou infinie..
Les scientifiques distinguent trois étapes majeures, la première d'un univers très primal, le deuxième de l'univers primitif proprement dit et le troisième le stade de la formation de structure.
Au cours des deux premiers, l'univers a été dominé d'abord par les radiations puis par la matière.
À cette époque, l'énergie était sous forme de photons, des particules élémentaires sans masse qui composent la lumière. Grâce à eux, les paires électron-positon de matière et d'antimatière ont été créées, qui s'annihilent lorsqu'elles se rencontrent, émettant à nouveau de l'énergie sous forme de photons..
Cependant, à un moment donné, la matière a légèrement prédominé sur l'antimatière, ce qui a ensuite conduit à l'apparition des premières particules subatomiques..
Les cosmologistes pensent que cette étape a duré environ 700000 ans et y distingue les périodes suivantes:
À partir de 10-43 secondes après le big bang et comprend:
-L'ère Planck, lorsque les quatre interactions fondamentales - électromagnétique, nucléaire fort, nucléaire faible et gravité - constituaient une seule force fondamentale.
-L'ère de l'unification, s'est produite 10-36 secondes plus tard, lorsque la gravité est séparée des autres forces, mais que les autres sont restées fusionnées dans ce qu'on appelle GUT (grande théorie unifiée) alors que l'univers se dilatait et se refroidissait.
À partir de 10-36 jusqu'à 10-33 secondes, au cours desquelles l'univers a subi une croissance accélérée, s'est refroidi et sa densité a rapidement diminué, à la suite de l'expansion.
C'est ainsi que l'univers est passé de quelque chose de moins que la pointe d'une épingle à une sphère de la taille de plusieurs soleils comme le nôtre, le tout à grande vitesse.
La croissance de l'univers s'est ralentie sans s'arrêter et les premières particules élémentaires ont émergé: protons, électrons et neutrons..
Au bout de trois minutes, des protons et des neutrons sont entrés en collision pour former les premiers noyaux. Puis ces noyaux se sont rencontrés et les atomes légers se sont formés.
Paradoxalement, les températures élevées de l'univers primitif n'ont permis à la lumière d'apparaître qu'environ 380 000 ans après le big bang..
Mais alors l'univers s'était déjà suffisamment refroidi pour permettre la formation d'hydrogène neutre, avec lequel les photons - porteurs de lumière - pouvaient se déplacer sur de grandes distances sans obstacles..
L'univers, auparavant opaque en raison de sa haute densité, est devenu transparent au rayonnement et la matière est devenue prédominante.
De cette façon, les premiers conglomérats se sont formés, grâce à l'action de la gravité et l'univers a commencé à acquérir sa forme actuelle. C'est l'étape de la formation des structures.
La gravité a effondré les nuages de gaz pour former les premières étoiles, qui se sont ensuite associées en galaxies. Les experts estiment que cela s'est produit environ 400 millions d'années après le big bang..
L'expansion de l'univers ne s'est pas arrêtée, au contraire elle semble s'être accélérée.
Maintenant, les scientifiques croient qu'il y a une matière différente de celle que nous pouvons voir, appelée matière noire, qui est responsable de cette expansion accélérée.
Le big bang est encore observable aujourd'hui, malgré le temps écoulé, grâce à des radiations provenant des endroits les plus éloignés de l'univers..
Le fond de rayonnement cosmique micro-ondes (fond de micro-ondes cosmique) a été découvert au milieu des années 1960 par deux chercheurs des Laboratoires Bell: Arno Penzias et Robert Wilson.
C'est la lueur que le big bang a laissée derrière elle, quelque chose que la théorie avait déjà signalé à l'avance, mais qui n'avait été détecté que lors des expériences de Penzias et Wilson..
En 1929, Edwin Hubble a affirmé que l'univers est en expansion, et pendant huit ans, il a été chargé de collecter les données nécessaires pour le prouver à l'Observatoire du Mont Wilson, en Californie..
De cette manière, il énonça la loi suivante, dans laquelle la vitesse v avec laquelle les galaxies s'éloignent de nous, est proportionnelle à la distance R, étant H La constante de Hubble:
v = HR
Où H = 22 x 10-3 m / (année-lumière). Cette forme simple de la loi est valable pour les galaxies pas trop éloignées..
Le télescope spatial Hubble confirme que les galaxies lointaines sont réparties de manière homogène, conformément au principe cosmologique.
Plus le décalage vers le rouge est important, plus la magnitude apparente d'une galaxie lointaine est grande, ce qui signifie que la longueur d'onde de sa lumière s'allonge lorsqu'elle traverse un univers en expansion..
En théorie, de nombreux points restent obscurs, par exemple les scientifiques ne savent toujours pas ce qui a déclenché la grande inflation.
En revanche, de nombreux experts ne sont pas satisfaits du fait qu'avant le Big Bang, la matière et l'espace n'existaient pas, car certains pensent que le temps a toujours existé..
Bien sûr, les théories cosmologiques pointent vers des phénomènes à grande échelle et sont affinées ou rejetées grâce à de nouvelles découvertes. Les scientifiques espèrent résoudre les écarts tels que les suivants:
L'entropie était anormalement basse pendant les premiers instants de l'univers et les cosmologistes ne peuvent pas expliquer l'augmentation de l'entropie aux niveaux actuels..
Ce problème se réfère au fait que la vitesse de la lumière est finie et que rien ne se déplace plus vite qu'elle, cependant, régions qui pendant le big bang ne pouvaient pas être en contact en raison de leur séparation, il s'avère qu'elles étaient en équilibre thermique..
On pense que nous vivons dans un univers plat, mais la théorie du big bang n'offre pas de mécanisme physique qui explique de manière satisfaisante la raison.
La théorie du big bang prédit l'existence de monopôles magnétiques, mais jusqu'à présent, ils n'ont pas été trouvés. Chaque fois que nous essayons, en sectionnant un aimant, nous obtenons toujours des aimants plus petits avec des pôles nord et sud, jamais de pôles magnétiques séparés (monopôles).
D'autres préoccupations concernant la théorie sont: d'où vient la singularité? Et comment la matière en est-elle venue à prédominer sur l'antimatière? Ou comment et pourquoi la grande inflation s'est-elle produite? Il y a encore un long chemin à parcourir.
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