dimanche, 28 mai 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Les tout premiers éléments de matière

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Posté par fabrice
 

10-35 seconde

Le bond en avant

Nous sommes encore à des « années-lumière » de la première seconde que, déjà, un nouvel événement majeur va remettre notre destin en jeu. Il s’agit d’une seconde naissance de l’univers, une sorte de seconde première fois.

L’univers s’est refroidi d’un facteur 1000. Grâce à ce refroidissement, la force électronucléaire se scinde en deux. Désormais, règnent trois forces distinctes.

La surprise va venir de l’énergie du vide quantique évoqué plus haut. Subitement celle-ci va se libérer en produisant une expansion inimaginable.

Cette inflation (on parle de période d’inflation pour désigner ce moment)  va durer 10-35 seconde, autant dire une durée infinitésimale. En revanche, en terme d’espace gagné, c’est colossal.  Pour s’en faire une idée, l’univers va beaucoup plus grossir pendant cette période d’inflation qu’entre ce moment et sa taille actuelle.

Malgré cela à l’issue de cette phase et en raison de sa taille minuscule des origines,  il n’est probablement pas plus gros qu’une orange… Toutefois, sans cette phase « inflationnaire », il est probable que notre univers n’eut pas dépassé la taille d’une particule élémentaire. Adieu, veaux, vaches, cochons, couvées !

A cours d’énergie pour l’alimenter, l’inflation va s’interrompre alors pour laisser la place à l’expansion qui se poursuit encore aujourd’hui.

De ce creuset, vont émerger les toutes premières briques élémentaires de   la matière : les quarks (l’élément le plus fondamental de la matière qui est au cœur du noyau atomique). Non sans difficulté car auparavant, il y aura eu un combat à mort entre la matière et l’antimatière. Quarks et antiquarks qui sont de charge opposée s’annihilent mutuellement. Un infime rapport de force en faveur des quarks (1 de plus par milliard) donnera l’avantage à ces derniers.

Puis, lorsque l’univers atteint la taille de la Terre au Soleil, soit 300 millions de km, la quatrième force se découple. Les 4 forces fondamentales de l’univers correspondent désormais à celles que nous connaissons. Simultanément, une  famille de particules élémentaires « légères » émergent, les leptons (dont l’électron est issu).

Le chrono affiche maintenant 10-12seconde.  La production de particules  se complexifie avec des particules composites, les hadrons (constitués de quarks, d’antiquarks et de gluons qui font office de colle entre les quarks).

Au passage du millième de seconde au compteur  (10-4seconde), la production de particules arrive à son terme. De son combat contre l’anti-matière, la matière sort victorieuse. L’antimatière est donc définitivement hors jeu.

Quelques fractions de seconde plus tard, les vainqueurs, hadrons et leptons  se prélassent  dans un plasma brûlant dont la densité dépasse de plusieurs  milliards de fois celle de l’eau. Le premier spa pour particules élémentaires !

A l’approche de la première seconde, tous les acteurs sont en place : les 4 forces fondamentales ainsi que toutes les particules élémentaires.

Le spectacle peut commencer !


A voir et à lire pour aller plus loin :

  • Le Quark et le Jaguar : Voyage au coeur du simple et du complexe, de Murray Gell-Mann. C’est d’un vers énigmatique (« Le monde du quark est comme la ronde du jaguar dans la nuit ») que l’auteur part pour proposer un passionnant et très accessible voyage dans le monde de la complexité – celle des phénomènes vivants – et de la simplicité – celle qui prévaut dans le monde des particules élémentaires.
  • Aux frontières de l’univers : Du Big Bang au Quark, de Marceau Felden. Ce n’est pas un livre de plus décrivant l’univers et inventoriant son contenu, mais une réflexion critique sur la méthode scientifique et ses conséquences. Ainsi, pour des raisons qui sont exposées, l’hypothèse du big bang est, et restera une question non entièrement rationalisable, comme celle de l’origine du temps.



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